基于专利分析的锂离子动力电池产业发展趋势

创新驱动发展,专利成果的转化是产业化发展的助推器。采集国内外锂离子动力电池专利信息,分析全球锂离子电池产业的发展情况。借助广东省专利信息服务平台对国内动力电池材料和管理系统专利信息进行采集分析,深度剖析国内锂离子动力电池技术与产业发展趋势的关系,为锂离子动力电池发展技术路线做出预测和建议,同时为锂离子动力电池企业发展和相关科研机构研究提供参考。     

PTC热敏电阻在锂离子动力电池中的应用

锂离子动力电池在实际的应用中与传统电池相比具有明显的性能优势,如放电电流密度大,容量大电压高等参数特点,目前越来越多的被用于各种用电设备中。在锂离子动力电池的使用中安全问题也逐渐凸显出来,由于锂离子电池对过充电现象的敏感度较高,所以对锂离子动力电池的正负极材料的选用以及电池的制造工艺和电路控制都提出了更高的要求,一次来降低或避免电池使用过程的出现的各种安全问题。目前,PTC型热敏电阻在锂离子动力电池的保护电路控制中得到了广泛的应用。通过在电路中加入PTC可对电池充放电的电流、电压等技术参数实时监测,有效提高电池充放电循环次数及使用能效。     

浅谈电动车辆动力电池的性能特点及其发展

为了提高动力电池性能,本文对锂电池、镍氢电池、铅酸电池、燃料电池性能特点进行分析,并对这些电池的未来发展情况进行推测。铅酸电池将占据低端市场,镍氢电池将成为动力电池发展的过渡产品,锂离子电池将向动力锂离子电池方向发展,燃料电池需要13年左右时间得到完善。     

科技杂志要览

用化学方法合成用于锂离子动力电池正极的新型高电压高容量复合金属氧化物材料Li（CoxNiyMn1-x-y）O2．试制了具有良好热稳定性的高功率8 Ah锂离子动力电池．在研究了该电池的电化学性能后．     

锂离子动力电池热失控机理及热管理技术研究进展

锂离子动力电池作为新能源汽车的直接能量来源,对整车的安全性和耐用性起到决定性作用。随着社会发展对动力电池能量密度和使用环境要求的不断提高,以热失控为代表的动力电池安全事故频发,严重限制新能源汽车的大规模普及。因此,深入研究动力电池热失控机理并优化相应的热管理技术成为亟待解决的问题。本文从锂离子动力电池热失控现象出发,系统总结热失控的演化过程,阐明机械、热、电及内短路导致电池热失控的机制。基于此,本文全面总结目前对锂离子动力电池热管理技术的研究思路,并对未来提高锂离子动力电池系统安全性的策略进行展望。     

锂离子电池正极材料磷酸铁锂改性技术专利分析

正动力型锂离子电池关键技术涉及正极、负极、电解质(电解液)、隔膜、电池单体、电池组等产业链领域。其中,锂离子电池正极材料种类较多,主要包括钴酸锂、镍酸锂、锰酸锂、镍锰钴三元材料和磷酸铁锂等。磷酸铁锂具有循环寿命长、材料成本低等优势,是未来锂离子电池正极材料的重要发展方向。磷酸铁锂正极材料表面改性研究主要集中在离子掺杂、包覆修饰、复合合成等方面。因此,本专利分析的研究边界确定为锂离子电池正极材料磷酸铁锂改性技术。     

知识产权视角下我国锂离子电池正极材料回收行业发展探讨

锂离子电池的应用愈来愈广泛,锂电池的正极材料可在新电池之中重复使用,回收锂离子电池中有价金属,不仅可以降低企业成本,还能够减少环境污染、缓解资源匮乏,具有重要的社会意义和经济意义。本文基于专利检索数据和产业调研数据,通过检索、人工降噪和筛选统计全球锂离子电池材料回收技术的相关专利申请,对该技术领域专利情况和产业发展情况进行梳理分析,发现动力电池、消费类电池和储能电池对正极材料的需求和出货量持续稳定增长,强劲的政策利好和旺盛的市场需求将支撑正极材料走向黄金发展期。     

成果

锂离子动力电池用三元正极材料制备新方法成果简介:采用一种新的共沉淀方法即先进湿法传质及多重结晶烧结工艺制备球形高振实密度锂离子动力电池三元正极材料,与其他方法相比,该法制备工艺简单,产品一致性好;且共沉淀过程中不需要惰性气体保护,生产成本显著降低。以该产品生产的电池具有高容量、高功率密度、安全性能好、稳定性高等优点,适合用作电动车用锂离子电池正极材料。产品技术参数如下:粒度:D50=8-12μm;振实密度:2.6-2.8g/cm3;比表面     

锂离子动力电池产业化的五大阻力

锂离子电池具有高重量比能量的突出优点,但至今尚未得到电动汽车市场认可。除了价格高和安全性隐患是锂离子动力电池众所周知的上市阻力外,还有高内阻、低温时容量快速下降、耐过充电和过放电能力差。这些因素使电动车起动性能差、行程没有预期的长、运行时温升高,并且电池组使用寿命大幅度缩短。对锂离子动力电池要尽可能实事求是地评价它的优点和缺点,同时要加强基础研究,开发新的电极材料,使锂离子动力电池的性能满足市场的要求。     

锂离子动力电池化成及使用中出现自燃的机理分析及其解决办法

通过对锂离子动力电池关键组分的分析,探讨了锂离子动力电池在化成及使用过程中容易出现的问题,并且将化成中电池出现冒烟、气胀、自燃等恶劣现象出现的原因,提出了具体的预防和改进措施：通过机理型分析出现极端情况的原因,消除人们对锂离子动力电池安全性的疑虑。     

基于专利分析的我国动力电池产业发展研究

动力电池是指可为电动汽车、电动列车、电动自行车等电动设备及工具提供动力,并具有高能量和高功率的蓄电池。目前动力电池产业已经成为当今世界的研究热点。随着汽车的大量增加,石油资源的不断减少以及城市尾气污染的日益加剧,使得越来越多的国家开始重视新能源的开发和使用。随之而来的,对于新能源交通工具的研究也得到广泛的重视,动力电池产业的发展被放到越来越重要的位置。本文从专利分析的角度分析动力电池产业的发展状况,从而对动力电池的技术领域选择及发展趋势进行分析。     

政策影响下的动力电池产业发展现状与趋势

对我国动力电池产业政策信息进行了收集和整理,并按时间分阶段分析了近年来动力电池产业政策颁布的特征和内在逻辑。从产业链上中下游的角度分析了产业政策对动力电池产业的影响,以明晰动力电池产业的发展现状和发展趋势。采用波特五力模型,分析了当前动力电池产业所面临的产业环境。最后,结合所分析的动力电池产业环境、发展现状和发展趋势,针对性地提出了建议,可以为未来动力电池产业政策体系的建设和动力电池企业的发展提供参考。     

基于专利分析的动力型锂离子电池发展态势分析

为了更好地服务于动力型锂离子电池产业发展的需要,本文开展了动力型锂离子电池专利分析研究。研究基于德温特专利数据,采用文献调研、技术生命周期、企业竞争六要素等分析方法,对动力型锂离子电池技术领域全球专利的总体发展趋势、细分技术、专利布局以及重要申请人进行了分析。结果显示动力型锂离子电池技术有步入成熟期的迹象,且存在下游产业整合上游产业的趋势;细分技术中电池组管理系统与隔膜原材料技术略显热门;在申请人方面,日本厂商占据技术优势,韩国厂商发展迅猛,中国厂商数量多,但专利分散,核心专利少,且尚未形成规模;此外,值得注意的是日本和韩国已开始在中国进行专利布局,而中国仍然主要针对本国市场。     

氢能与燃料电池发展现状及展望

氢是一种洁净的二次能源载体,氢燃料电池具有能量转化率高、噪音低以及零排放等优点。氢气是连接可再生能源与传统化石能源的桥梁,通过氢能与燃料电池,可以实现未来洁净能源利用变革的愿景。世界主要发达国家都非常重视氢能的发展。目前,氢能和燃料电池已在部分领域中初步实现商业化。氢能燃料电池和燃料电池车的研究和商业化发展在日本、美国和欧洲较为迅速,他们不断在氢气生产、氢气储存和氢气利用方面进行创新。在氢能和燃料电池方面,中国紧跟世界发达国家的脚步,然而国内氢能和燃料电池产业链的不完善导致电池成本较高。因此,要加强关键材料研究,实现核心材料和部件的工业化和本土化,建立生产线,尽快完成产业链。中国已经在氢能和燃料电池产业链中部署了整车、系统和电堆,但燃料电池零部件的相关公司仍然很少,尤其是基本关键材料和部件,如质子交换膜、碳纸、催化剂、空气压缩机、氢气循环泵等。虽然国内公司已经开始涉及,但与国际先进产品相比,在可靠性和耐用性方面仍然存在很大差距,大多数关键组件仍然依赖进口。此外,氢气生产和运输的高成本、加氢站等基础设施的不完善,以及技术标准、检测体系的不健全,都限制了燃料电池车的发展。我国燃料电池汽车发展路径要通过商用车带动加氢站建设,降低氢气与燃料电池成本;发展氢燃料电池汽车产业集群,促进全产业链发展。在保障措施与政策需求方面,需要加强顶层设计,全面规划氢能燃料电池发展途径;加强研发投入,确保核心技术自主可控;统筹产业布局,引导产业链协调发展;加强标准制定,支撑技术进步与产业发展。文章分析了国内外氢能产业链结构以及氢燃料电池的发展现状,从产业化和技术两方面分析了国内氢能与燃料电池的发展现状及问题,并结合技术与产业特点提出了发展氢能与燃料电池的对策建议,对我国氢能与燃料电池的发展作出了展望。     

面向续航能力的新能源汽车产业链合作研发契约研究

续航能力是新能源汽车产业发展的关键,受到了广泛关注。基于新能源汽车产业链的角度,建立了以提升续航能力为目标的合作研发和非合作研发博弈模型,认为合作研发更为有效,为实现产业链合作研发设计了研发成本分摊契约、约束电池价格的研发成本分摊契约。结果表明,研发成本分摊契约和约束电池价格的研发成本分摊契约均能实现新能源汽车续航能力高于合作研发决策时的续航能力,而约束电池价格的研发成本分摊契约还能实现产业链利润大于合作研发决策时的利润,是更为有效的产业链合作研发契约。最后,通过仿真验证了研究结论,并提出了相关建议。     

Anisotropic alignments of hierarchical Li2SiO3/TiO2 @nano-C anode//LiMnPO4@nano-C cathode architectures for full-cell lithium-ion battery

We report on low-cost fabrication and high-energy density of full-cell lithium-ion battery (LIB) models. Super-hierarchical electrode architectures of Li₂SiO₃/TiO₂@nano-carbon anode (LSO.TO@nano-C) and high-voltage olivine LiMnPO₄@nano-carbon cathode (LMPO@nano-C) are designed for half- and full-system LIB-CR2032 coin cell models. On the basis of primary architecture-power-driven LIB geometrics, the structure keys including three-dimensional (3D) modeling superhierarchy, multiscale micro/nano architectures and anisotropic surface heterogeneity affect the buildup design of anode/cathode LIB electrodes. Such hierarchical electrode surface topologies enable continuous in-/out-flow rates and fast transport pathways of Li⁺-ions during charge/discharge cycles. The stacked layer configurations of pouch LIB-types lead to excellent charge/discharge rate, and energy density of 237.6 Wh kg⁻¹. As the most promising LIB-configurations, the high specific energy density of hierarchical pouch battery systems may improve energy storage for long-driving range of electric vehicles. Indeed, the anisotropic alignments of hierarchical electrode architectures in the large-scale LIBs provide proof of excellent capacity storage and outstanding durability and cyclability. The full-system LIB-CR2032 coin cell models maintain high specific capacity of ∼89.8% within a long-term life period of 2000 cycles, and average Coulombic efficiency of 99.8% at 1C rate for future configuration of LIB manufacturing and commercialization challenges.     

我国国立科研机构全链条式创新的模式研究――以中国科学院物理研究所的锂离子电池研究为例

全链条创新经历基础研究到最终产业化,周期长,涉及核心关键技术多,是国家实现创新驱动发展的重要路径之一。但是要实现全链条周期的穿越,以及从学术界到产业界的跨越,涉及科技、市场、评价、人才等众多要素,是一个复杂和充满挑战的过程,锂离子电池技术的研究以及产业化就是一个典型的例子。中国科学院物理研究所在过去40余年中,围绕锂离子电池领域进行了很多有益的探索,对全链条创新所需的生态和条件积累了一些初步认识。文章通过对该过程的梳理与分析,对新时期科研机构探索践行创新驱动发展战略提供可供借鉴的经验。     

中国天然石墨未来需求与发展展望

天然石墨是传统工业和战略性新兴产业所必须的矿物原料,成为支撑高新技术发展的重要战略资源。本文从天然石墨消费的主要部门,核算各产业石墨的需求量及未来发展方向。对耐火材料、钢铁铸造、密封材料、制动材料、润滑剂、吸附剂、电池电极等产业的未来需求预测,结论为:到2020年中国石墨需求量将达到100万t,是2010年的1.42倍;耐火材料行业需求量将减少,而密封、制动材料,润滑、吸附剂及电池电极等行业需求将翻番。石墨烯具有广阔的应用前景,但2020年前石墨烯产业难以改变天然石墨的消费格局。未来石墨的消费格局决定了中国石墨产业将从材料级产品向专业级产品深加工方向发展,重点培育电碳石墨材料产业链和新兴材料产业链,开发石墨红外电热材料、石墨高分子材料添加剂、氟化石墨、各向同性石墨等产品。     

能源革命中的电化学储能技术

储能技术在可再生能源并网及微电网、电网调峰提效、区域供能、电动汽车等应用中发挥着关键作用,是保障能源安全,落实节能减排,推动全社会绿色低碳发展的重大战略需求,对切实推进能源革命具有不可替代的作用。文章重点介绍具有重要市场前景的电化学储能技术,包括液流电池、锂离子电池、铅炭电池、钠基电池技术,并在分析电化学储能技术发展现状的基础上,阐述中国相关领域未来的发展战略。