摘要：隨著科技水平日新月異的發(fā)展，消費(fèi)電子產(chǎn)品廣泛應(yīng)用并且高頻迭代，新能源汽車在政策驅(qū)動(dòng)下迅速推廣普及，鋰電池作為綠色環(huán)保能源的價(jià)值凸顯。隔膜是組成鋰電池的四大關(guān)鍵材料之一，它將鋰電池的正負(fù)極分開，防止短路，并且允許鋰離子通過，保障鋰電池充放電功能的實(shí)現(xiàn)。因此，隔膜對(duì)于鋰電池的質(zhì)量和安全性能有著重要的影響。本文將從專利角度分析鋰電池隔膜材料的技術(shù)格局與發(fā)展趨勢(shì)。

　　全文的專利統(tǒng)計(jì)來(lái)源于中科院化學(xué)所對(duì)德溫特( DII) 數(shù)據(jù)庫(kù)以及國(guó)家知識(shí)產(chǎn)權(quán)局專利檢索與服務(wù)系統(tǒng)的檢索，范圍涵蓋國(guó)內(nèi)外鋰電池隔膜在2005至2014年這十年來(lái)的專利情況。

　　日本幾乎壟斷鋰電池隔膜的國(guó)際專利

　　在2005～2014年的十年內(nèi)，鋰電池隔膜的國(guó)際專利數(shù)量整體呈現(xiàn)增長(zhǎng)的態(tài)勢(shì)，年復(fù)合增長(zhǎng)率達(dá)到17.60%，2010年增長(zhǎng)達(dá)到了峰值—147件。我們可以推斷這一年的鋰電池隔膜技術(shù)有了重大突破，之后的幾年之內(nèi)一直穩(wěn)步增長(zhǎng)，如圖1所示。

圖1 2005～2014年鋰電池隔膜專利數(shù)量及增長(zhǎng)率

(來(lái)源：德溫特DII數(shù)據(jù)庫(kù))

　　從鋰電池隔膜的專利持有者來(lái)看，持有數(shù)量排名前十位為：旭化成、東麗、三星、松下、LG、東燃、積水化學(xué)、索尼、帝人和三菱化學(xué)。除去三星和LG來(lái)自韓國(guó)外，其余八家都來(lái)自日本，占前十位專利總申請(qǐng)數(shù)量的78%，日本在鋰電池隔膜領(lǐng)域技術(shù)水平領(lǐng)先，幾乎處于壟斷地位。而國(guó)內(nèi)沒有一家企業(yè)能擠進(jìn)前十。

圖2 2005～2014年鋰電池隔膜前十位專利持有者

(來(lái)源：德溫特DII數(shù)據(jù)庫(kù))

　　國(guó)內(nèi)鋰電池隔膜專利由企業(yè)主導(dǎo)但起步較晚

　　通過對(duì)國(guó)內(nèi)鋰電池隔膜專利的統(tǒng)計(jì)，我們發(fā)現(xiàn)由企業(yè)申請(qǐng)的專利占比最大達(dá)到71%，其次才是大專院校占比20%，科研院所占比9%。并且，都集中在2010年之后。2005～2014國(guó)內(nèi)鋰電池隔膜專利數(shù)量如圖3所示，國(guó)內(nèi)鋰電池隔膜專利持有者前十名如表1所示。整體上，國(guó)內(nèi)的大專院校和科研院所的起步相比國(guó)外的要晚一些，國(guó)內(nèi)企業(yè)最早也是通過代理國(guó)外鋰電池隔膜企業(yè)的產(chǎn)品不斷成長(zhǎng)起來(lái)的，在最近幾年才逐漸有了自主創(chuàng)新能力，短期內(nèi)無(wú)法打破日本的技術(shù)壟斷地位。

圖3 2005～2014國(guó)內(nèi)鋰電池隔膜專利數(shù)量

(來(lái)源：國(guó)家知識(shí)產(chǎn)權(quán)局)

表1 國(guó)內(nèi)鋰電池隔膜專利持有者前十名

(來(lái)源：國(guó)家知識(shí)產(chǎn)權(quán)局)

　　隔膜材料種類多元化、復(fù)合化和結(jié)構(gòu)形態(tài)調(diào)控是發(fā)展趨勢(shì)

　　通過專利統(tǒng)計(jì)分析可以發(fā)現(xiàn)，雖然已經(jīng)產(chǎn)業(yè)化的鋰電池隔膜材料多為聚乙烯和聚丙烯類，但是一些性能更加優(yōu)異的聚合物材料也逐漸在實(shí)驗(yàn)室中研發(fā)出來(lái)，如偏氟乙烯( PVDF)、聚酰亞胺( PI)、芳綸和纖維素等，隔膜材料的種類會(huì)朝著多元化的方向發(fā)展。

　　目前的研究工作已經(jīng)聚焦在靜電紡絲法，其特點(diǎn)是改變紡絲條件可對(duì)隔膜的形貌和孔隙率進(jìn)行調(diào)控，從而獲得更小的孔尺寸、更高的孔隙率和內(nèi)部互通的開孔結(jié)構(gòu)，這都有利于提高離子遷移率。可是此方法的缺點(diǎn)是生產(chǎn)效率低，成本高。但針對(duì)隔膜的結(jié)構(gòu)形態(tài)調(diào)控還會(huì)不斷優(yōu)化進(jìn)步。

　　另外，復(fù)合化也是隔膜材料性能提升的一個(gè)重要手段，單一的隔膜材料可能熱穩(wěn)定性差，機(jī)械強(qiáng)度不高，但是通過多層復(fù)合或添加無(wú)機(jī)顆粒都能改善這些性能的不足，還可以針對(duì)隔膜材料表面改性提高吸液率，降低內(nèi)阻。

　　結(jié)語(yǔ)

　　通過對(duì)國(guó)內(nèi)外鋰電池隔膜十年來(lái)的專利情況的分析，我們認(rèn)為日本企業(yè)技術(shù)水平領(lǐng)先，幾乎處于壟斷地位。國(guó)內(nèi)鋰電池隔膜企業(yè)起步較晚，但專利成果產(chǎn)出多于大專院校或科研院所。隔膜材料種類將朝著多元化的方向發(fā)展，不僅僅局限于聚乙烯和聚丙烯類。隔膜結(jié)構(gòu)形態(tài)調(diào)控正在研發(fā)中，但目前要克服生產(chǎn)率低，成本高的劣勢(shì)。未來(lái)隔膜材料復(fù)合化也是性能提升的重要手段。