動力電池是新能源汽車產(chǎn)業(yè)鏈的關(guān)鍵環(huán)節(jié)，電池先進性直接影響著新能源整車的核心技術(shù)水平。當(dāng)前，液態(tài)鋰電池的技術(shù)研發(fā)已經(jīng)較為全面，技術(shù)迭代成為動力電池行業(yè)的焦點議題。固態(tài)電池是指采用固態(tài)電解質(zhì)的電池，因其高安全性、高能量密度等優(yōu)勢引起了人們的關(guān)注，被認為將改變現(xiàn)有的電池體系，成為最具前景的新一代電池材料技術(shù)之一。

　　固態(tài)電池競爭激烈

　　在鋰電池特別是固態(tài)電池領(lǐng)域，中國是全球主要的技術(shù)來源國之一，截至2023年5月，全球固態(tài)電池關(guān)鍵技術(shù)專利申請量為2.0798萬項，其中中國有7640項，占比達36.7%。

　　目前，全球新能源汽車固態(tài)電池關(guān)鍵技術(shù)構(gòu)成主要涉及電解質(zhì)、正極、負極、隔膜和制備工藝五個方面，其中電解質(zhì)相關(guān)專利申請達到了1.455萬項、占比近70%，是固態(tài)電池關(guān)鍵技術(shù)專利布局的熱點。固態(tài)電池電解質(zhì)技術(shù)主要采用聚合物、氧化物、硫化物三種技術(shù)路線。我國創(chuàng)新主體如中國科學(xué)院、華中科技大學(xué)、中南大學(xué)、北京衛(wèi)藍新能源等在聚合物電解質(zhì)路線具有較強技術(shù)優(yōu)勢，有望實現(xiàn)技術(shù)突破。

　　聚合物固態(tài)電解質(zhì)研究起步早、技術(shù)積累多。聚氧化乙烯類聚合物發(fā)展最早，聚碳酸酯類、聚硅氧烷類聚合物性能更佳，接枝、交聯(lián)、共混為主流改性手段。聚碳酸酯類聚合物電解質(zhì)是一類具有強極性碳酸酯基團和高階電常數(shù)的材料，可以抑制陰陽離子之間的相互作用，從而提高電流載體的數(shù)量，提高離子電導(dǎo)率。目前，針對聚合物電解質(zhì)的研究，主要是為了提高離子電導(dǎo)率和機械性能，也有一部分專利探索通過引入不同功能組分進行共混，以提升改性后聚合物的綜合性能，如電化學(xué)穩(wěn)定性、耐高壓、耐高溫、界面穩(wěn)定性等。

　　氧化物固態(tài)電解質(zhì)包括鈉超離子導(dǎo)體型、鈣鈦礦型、石榴石型以及鋰超離子導(dǎo)體型等。由于石榴石型固態(tài)電解質(zhì)具有高安全性、高能量密度，是近年來發(fā)展最快的氧化物電解質(zhì)。除了氧化物固態(tài)電解質(zhì)材料改進外，工藝改進也是各創(chuàng)新主體關(guān)注的焦點，降低能耗、簡化工藝步驟成為創(chuàng)新發(fā)展的目標(biāo)。

　　硫化物固態(tài)電解質(zhì)從全球申請趨勢來看，日本長期處于領(lǐng)先地位，中國也是主要技術(shù)來源國之一。日本在硫化物固態(tài)電解質(zhì)領(lǐng)域研究起步較早，已將硫化物固態(tài)電解質(zhì)相關(guān)技術(shù)進行了較為完善的專利布局，是創(chuàng)新主體后續(xù)尋求創(chuàng)新突破的方向。

　　掌握關(guān)鍵核心技術(shù)

　　在全球新能源汽車固態(tài)電池關(guān)鍵技術(shù)領(lǐng)域排名前十位的申請人中，日本、韓國企業(yè)占比較大。前十位的申請人中，日本企業(yè)的專利文獻影響力較大，平均被引證6.5次，高于其他國家平均水平。

　　在聚合物電解質(zhì)技術(shù)路線上，我國是聚合物電解質(zhì)技術(shù)來源國最多的國家。我國各創(chuàng)新主體類型全面，形成了以中國科學(xué)院、華中科技大學(xué)、中南大學(xué)、哈爾濱工業(yè)大學(xué)等高校及科研院所，北京衛(wèi)藍新能源、比亞迪等企業(yè)組成的創(chuàng)新產(chǎn)業(yè)鏈，具有較強的技術(shù)優(yōu)勢。

　　在硫化物電解質(zhì)技術(shù)路線上，豐田公司、三星集團等日韓企業(yè)專利布局較早，在專利布局戰(zhàn)略與市場戰(zhàn)略兩者間實現(xiàn)了緊密結(jié)合和良好運行，因此國內(nèi)相關(guān)創(chuàng)新主體針對硫化物電解質(zhì)進行專利布局的難度較大。

　　在氧化物電解質(zhì)技術(shù)路線上，從專利申請量上看，氧化物電解質(zhì)整體專利申請量較少。豐田公司和三星集團是氧化物電解質(zhì)的專利布局主要企業(yè)，具有先發(fā)優(yōu)勢。國內(nèi)創(chuàng)新主體與豐田公司、三星集團等企業(yè)的專利布局情況仍然存在一定的差距。

　　豐田公司電解質(zhì)技術(shù)主要聚焦在硫化物，從制備工藝、測量參數(shù)、材料組成等多方面對硫化物電解質(zhì)進行保護以鞏固其領(lǐng)先地位。專利布局主要涉及涂覆正極活性材料、濕涂工藝覆薄固體電解質(zhì)層、漿料旋流均一分散活性物質(zhì)、加壓致密化電極等技術(shù)，以提升固態(tài)電池體積功率密度。

　　2018年，因制備出兼具高離子電導(dǎo)、高化學(xué)/電化學(xué)穩(wěn)定性和可塑性的固態(tài)鹵化物電解質(zhì)，松下集團研究重點開始轉(zhuǎn)向鹵化物、氧化物固態(tài)電解質(zhì)，如以LiMOX代表的氧化物電解質(zhì)和以LiMX為代表的鹵化物電解質(zhì)。松下集團進行了一系列專利布局，從包括摻雜元素、摻雜配比、X射線衍射圖等多角度限定了專利保護范圍。

　　日本新能源產(chǎn)業(yè)技術(shù)綜合開發(fā)機構(gòu)（NEDO）于2007年開始規(guī)劃布局固態(tài)電池，牽頭38家企業(yè)和科研機構(gòu)進行固態(tài)電池項目研發(fā)，項目組成員的專利申請量5689項，約占全球申請量27%，可見NEDO制定技術(shù)發(fā)展規(guī)劃對技術(shù)突破起到了決定性作用。NEDO組織下的申請人更加注重聯(lián)合攻關(guān)，聯(lián)合申請占比約為13%；同時項目組成員分工明確，如豐田公司側(cè)重于硫化物電解質(zhì)技術(shù)研發(fā)，松下集團則側(cè)重于氧化物和鹵化物電解質(zhì)研發(fā)。

　　當(dāng)前，國內(nèi)創(chuàng)新主體加速發(fā)展，具備聯(lián)盟式發(fā)展條件。我國布局固態(tài)電池的企業(yè)眾多，既有傳統(tǒng)老牌電池企業(yè)，也有上游原材料企業(yè)，還有背靠科研院所的專業(yè)化固態(tài)電池公司。同時，我國企業(yè)路線選擇也非常豐富，硫化物路線代表企業(yè)有寧德時代、蜂巢能源等；氧化物路線代表企業(yè)有贛鋒鋰業(yè)、輝能科技等；聚合物路線代表企業(yè)有北京衛(wèi)藍新能源等。因此，國內(nèi)創(chuàng)新主體可以借鑒NEDO的創(chuàng)新模式。

　　目前，新能源汽車固態(tài)電池產(chǎn)業(yè)化進程加快，我國應(yīng)積極推進固態(tài)電池產(chǎn)業(yè)鏈、創(chuàng)新鏈布局，加大政策支持力度，助推經(jīng)濟高質(zhì)量發(fā)展。相關(guān)企業(yè)和研究機構(gòu)應(yīng)保持在聚合物電解質(zhì)技術(shù)領(lǐng)域的良好研究態(tài)勢，加強聚氧化乙烯類技術(shù)儲備和專利布局，實現(xiàn)技術(shù)突破。持續(xù)關(guān)注固態(tài)電池專利申請態(tài)勢及國外企業(yè)的技術(shù)發(fā)展動態(tài)，規(guī)避重點專利侵權(quán)風(fēng)險。進一步整合政策資源和技術(shù)創(chuàng)新資源，明確國內(nèi)重點企業(yè)和科研院所的技術(shù)分工，形成技術(shù)攻關(guān)合力，力爭掌握一批擁有自主知識產(chǎn)權(quán)的關(guān)鍵核心技術(shù)。