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ATL锂电池技术专利分析

东莞新能源科技有限公司(简称ATL)是中国锂电池发展史上的一个奇迹。

  在:(1)虽然很长时期内由日本企业全资控股,但是没有日本高管的身影;(2)始终将聚合物锂电池作为发展重心,尽管曾经面临诸多非议,但是毫不动摇;(3)在中国锂电界恐韩成风的氛围中,ATL的部分产品卖得比日韩的产品还要贵;(4)10%以上中国电芯厂家的总工程师或者技术研发经理来自于ATL,但是ATL自身仍然健康运行;(5)20%以上的中国锂电芯生产设备厂家的实际控制人或者技术方来自于ATL

  根据调研结果表明,2012ATL的锂电池营业收入将超过70亿人民币,同比增长30%以上;是我国锂电池产值第二名厂家的2倍多。

  尽管ATL的崛起与美国苹果公司有一定关系,但是其立足于中国国情不断创新发展锂电池技术与工艺、融合东方管理等才是其脱颖而出的最根本原因。

  梳理ATL2012年所取得专利情况,希望帮助读者对锂电池技术发展了解有所裨益。

  ATL工艺相关专利占比44%

  2012ATL(含东莞及宁德公司)一共申请175项专利,实用新型专利91项,发明专利84项。

  从专利涉及的领域看,33%的专利与电芯相关,31%与电芯生产检测设备相关,16%与电池材料相关,包装技术的占比也高达7%(1)

  尤为值得一提,虽然ATL的直接工艺占比仅有13%,但设备专利是工艺改善的直接成果,所以工艺相关专利总数的比例为44%。而体现基础研究成果的电池材料专利仅有16%,这印证了一位业内资深人士对ATL的评价:

  “ATL的核心竞争力不是创新研发,而是持续的工艺流程改善。

  核心竞争力不是创新研发,而是持续的工艺流程改善不仅适用于ATL,同样适用于中国锂电池产值第二的天津力神。

  根据统计,天津力神2012年一共申请67项专利,其中56%与设备相关,13%是直接工艺,包装11%,电芯与材料专利分别为10%(2)

  天津力神2012年申请的专利中69%与工艺相关,可见其更加依赖于工艺流程的改进。

  据不完全统计,作为全球最大的锂电池生产厂家三星SDI2011年以来在中国申请的锂电池专利数量达到37项,其中35项与材料相关,并在新电池材料的基础上产生新的锂电池专利。

  国内锂电池企业研发偏重于工艺的原因在于:(1)国内锂电池设备企业普遍偏小,没有研发实力,不能满足大型锂电池厂家的工艺要求;(2)电池材料基础研究周期长,投入大,而国内知识产权保护力度弱;(3)国内电芯厂自动化水平低,大部分处于半自动化状态,可优化的生产环节较多。

  高电压和高安全性是ATL电池的重点研究方向

  iPhone5的锂电池电压虽然比传统锂电池的电压仅提高0.1V,但是增强了业界通过电压来提升锂电池能量密度的信心。

  纵观2012年,ATL电芯175项专利中,8项与高电压有关。提高电压的方式有: (1)改变正负极片的连接方式,如:多层极片并联减小了电芯的内部阻抗,使得极化减小,放电平台提高。

  (2)采用添加剂,如:采用特定的正极活性物质,及具有三维空间导电网络的导电碳材料,并在电解液中添加少量的润湿剂、锂盐稳定剂、阳极成膜添加剂与阴极成膜保护剂,使锂离子电池能在更高的截止电压下工作。

  (3)包装方式,如:两个串联的锂离子电芯单元,相邻的两个锂离子电芯单元之间设置有绝缘膜。

  在能量密度逐步提升的同时,由于锂电池在单位空间内瞬间爆发的能量增大,这对锂电池的安全性提出了更高的要求。

  2012年,ATL12项专利与电池的安全性有关。提高安全性的方式有:

  (1)改善内部结构,如:铝塑包装膜拐角处的弧形设置使得其角位处受到的应力大幅减小,因此可以明显减少软包装聚合物锂离子电池侧封边位置发生的角位破损,避免水汽进入电池内部,确保软包装锂离子电池的安全性能和电性能。

  (2)包装材料,如:在外层包装装有阻燃物,既能改善电池的安全性能,同时又能避免阻燃物对电池正常性能的破坏。

  (3)涂覆隔膜材料,如:涂覆在多孔膜基材上的陶瓷材料层可以提高隔膜的耐热性能;而涂覆在陶瓷材料层上的具有粘接作用的聚合物粘接层则可防止隔膜与电极之间发生错层而导致的内部短路,增强电池安全性能。

  使用新型电解液、正极材料、添加剂、材料体系等方式提高电池安全性也是ATL的研究方向之一。

  何时才能成为锂电池技术强国?

  2007年中国锂电池相关技术专利申请仅有417项,而到了2011年相关技术专利申请达到1899项,是4年前的4.5(3)。虽然2012年前10个月的专利数量有所下滑,但其总数超过1000件,几乎是日本、韩国、美国等所有其他国家锂电池技术专利的总和。

 

  尽管中国专利数量众多,但在我们上文对ATL的技术专利分析中并没有寻找到能对锂电池产业界产生革命性的专利,而是花大量的人力、物力、时间在替电芯生产检测设备厂家研发新产品,在基础性研究上投入甚少。

  其它电池企业在电池研发方面投入更少,根本没有财力去做基础性的研究工作。

  正因为如此,中国锂电池界盛行恐韩哈日之风。
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