一文了解固態(tài)電池研發(fā)現(xiàn)狀 日本研發(fā)水平遙遙領(lǐng)先

時(shí)間:2018-11-12

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導(dǎo)語(yǔ):動(dòng)力電池是新能源汽車的心臟,動(dòng)力電池性能對(duì)整車性能起著決定性的作用。

【中國(guó)傳動(dòng)網(wǎng) 行業(yè)動(dòng)態(tài)】 動(dòng)力電池是新能源汽車的心臟,動(dòng)力電池性能對(duì)整車性能起著決定性的作用。在當(dāng)前鋰離子電池體系下,依靠高鎳三元正極、硅碳負(fù)極和電解液的組合將在3-5年內(nèi)達(dá)到性能極限(能量密度上限350Wh/Kg),但仍無(wú)法徹底滿足動(dòng)力電池對(duì)安全性、能量密度與成本的要求。而由于固態(tài)電池在安全性、能量密度、循環(huán)壽命等方面具備更大優(yōu)勢(shì),在近年來受到了學(xué)術(shù)界與產(chǎn)業(yè)界的廣泛關(guān)注。目前,固態(tài)電池仍然處于研發(fā)階段,未來固態(tài)電池研發(fā)能否取得成功并實(shí)現(xiàn)商業(yè)化,將對(duì)汽車電動(dòng)化的發(fā)展前景產(chǎn)生重大影響。

固態(tài)電池研發(fā)備受重視,全固態(tài)電池專利占比大

從全球固態(tài)電池申請(qǐng)專利情況來看,截止到2018年9月底,全球在固態(tài)電池領(lǐng)域已經(jīng)公開的專利數(shù)目為1926余件,其中全固態(tài)電池領(lǐng)域的專利數(shù)為371件,占比約為45%。具體來看,固態(tài)電池領(lǐng)域?qū)@麛?shù)目由2007年的26件增長(zhǎng)至2017年的273件,增長(zhǎng)超過10倍;同時(shí),全固態(tài)電池專利數(shù)目占比由0攀升至52.38%,說明固態(tài)電池,尤其是全固態(tài)電池的研發(fā)越來越受到各方面的重視。

圖表1:2007-2018年全球固態(tài)電池及全固態(tài)電池專利數(shù)目(單位:件)

日本專利擁有量位居第一,中國(guó)研發(fā)主體以高校科研機(jī)構(gòu)為主

從區(qū)域上看,日本目前擁有的固態(tài)電池專利為916件,占比接近一半,領(lǐng)先優(yōu)勢(shì)明顯;其次,美國(guó)和中國(guó)分別以398件和362件的專利數(shù)位居第二、第三。同樣,在全固態(tài)電池專利方面,日本也具有明顯的優(yōu)勢(shì);而美國(guó)則在全固態(tài)電池領(lǐng)域表現(xiàn)欠佳,僅擁有29件專利,落后于中國(guó)與韓國(guó)。

圖表2:固態(tài)電池及全固態(tài)電池專利按區(qū)域分布(單位:件)

從專利主體來看,作為全球第一大車企的豐田擁有固態(tài)電池專利252件,數(shù)量遠(yuǎn)超其他車企與電池企業(yè);同時(shí),日本其他消費(fèi)電子及汽車零部件企業(yè)如富士、村田制造所、松下也在固態(tài)電池領(lǐng)域有廣泛布局。總體來看,日本固態(tài)電池的研發(fā)以產(chǎn)業(yè)界為主導(dǎo)。美國(guó)固態(tài)電池專利分布比較分散,而且其持有主體多以Sakti3、Quantumscape等初創(chuàng)企業(yè)為主。中國(guó)固態(tài)電池專利分布也很分散,但與美國(guó)不同的是中國(guó)專利持有主體以科研機(jī)構(gòu)與大學(xué)為主,如中科院青島能源所、哈工大等。韓國(guó)固態(tài)電池專利數(shù)擁有量雖不及中國(guó),但是專利分布相對(duì)集中,主要分布在三星電子、LG化學(xué)、現(xiàn)代汽車三大公司,此外,與日本相似,韓國(guó)在固態(tài)電池領(lǐng)域的研發(fā)也是以產(chǎn)業(yè)界為主導(dǎo),且電池企業(yè)與整車企業(yè)均有布局。

圖表3:固態(tài)電池專利按擁有主體分布(單位:件)

全固態(tài)電池專利的持有主體情況與固態(tài)電池基本類似,日本、韓國(guó)均以產(chǎn)業(yè)界為主導(dǎo),中國(guó)仍然以科研機(jī)構(gòu)與高校為主導(dǎo)。

圖表4:全固態(tài)電池專利按擁有主體分布(單位:件)

硫化物電解質(zhì)是固態(tài)電池研發(fā)重要方向

從固態(tài)的電池的研發(fā)主體來看,目前汽車整車企業(yè)研發(fā)主體占比最多,包括豐田、本田、大眾、寶馬、比亞迪以及寧德時(shí)代等在內(nèi)的車企均已經(jīng)明確了具體的研發(fā)規(guī)劃和技術(shù)方向;而如SEEO、Sakti3、SolidEnergy以及Quantumscape一類的初創(chuàng)型電池企業(yè),也是研發(fā)固態(tài)電池的主力之一;此外,也有部分汽車零部件企業(yè)進(jìn)入到了固態(tài)電池的研發(fā)領(lǐng)域。值得一提的是,特斯拉作為電動(dòng)汽車同時(shí)也是動(dòng)力電池的領(lǐng)軍者,目前還沒有在固態(tài)電池方面擁有一件專利,目前特斯拉的研發(fā)主要集中在電池系統(tǒng)、電池包和充電領(lǐng)域,而在材料方面專利較少,其計(jì)劃在2020年堅(jiān)持目前的材料體系并通過Gigafactory的擴(kuò)產(chǎn)來快速降低電池成本,進(jìn)一步擴(kuò)大在這一代電池技術(shù)上的優(yōu)勢(shì)。

而從各大企業(yè)的技術(shù)研發(fā)方向來看,以豐田、本田為代表的多數(shù)企業(yè)將固態(tài)電池的技術(shù)方向定位在硫化物電解質(zhì)方向;而初創(chuàng)型電池企業(yè)的技術(shù)則更加靈活,主要可分為氧化物和聚合物電解質(zhì)兩大體系。此外,從企業(yè)的發(fā)展規(guī)劃來看,多數(shù)企業(yè)規(guī)劃在2020-2025年之間實(shí)現(xiàn)固態(tài)電池的量產(chǎn)。

圖表5:部分企業(yè)固態(tài)電池研發(fā)進(jìn)展與規(guī)劃

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