中國(guó)粉體網(wǎng)訊 談到鋰離子電池產(chǎn)業(yè)的國(guó)際格局，我們通常的印象就是：東亞三強(qiáng)中、日、韓占據(jù)著鋰離子電池的第一梯隊(duì)，國(guó)內(nèi)CATL、BYD等巨頭迅速崛起，特別是CATL在2017年動(dòng)力電池出貨量雄踞世界第一，很多人都覺(jué)得中國(guó)鋰離子電池產(chǎn)業(yè)即將領(lǐng)跑全球，沒(méi)有人會(huì)認(rèn)為我們需要在鋰離子電池產(chǎn)業(yè)上再看美國(guó)人的臉色。但是我們卻都忽略了一個(gè)極為重要的問(wèn)題——三元材料核心專利技術(shù)的缺失。
前車之鑒
談到核心專利技術(shù)，我們的前車之鑒不可謂不多。近有中興的慘痛教訓(xùn)，遠(yuǎn)有前些年磷酸鐵鋰電池的技術(shù)專利危機(jī)。熟悉國(guó)內(nèi)鋰電池行業(yè)發(fā)展的人或許都還記得2012年磷酸鐵鋰電池的“專利無(wú)效案”，當(dāng)時(shí)的加拿大魁北克水電公司等三家企業(yè)宣稱擁有磷酸鐵鋰電池技術(shù)專利，起訴中國(guó)專利復(fù)審委員會(huì)關(guān)于其磷酸鐵鋰電池專利技術(shù)無(wú)效的裁定無(wú)效。
據(jù)了解，加拿大公司的專利申請(qǐng)幾乎涵蓋了目前磷酸鐵鋰電池生產(chǎn)技術(shù)的全部環(huán)節(jié)。如果按照這個(gè)專利來(lái)判斷，國(guó)內(nèi)大部分電池生產(chǎn)企業(yè)都屬于侵權(quán)了。而且如果外方勝訴，意味著今后國(guó)內(nèi)電池生產(chǎn)企業(yè)如果生產(chǎn)磷酸鐵鋰電池，就需要向?qū)＠钟蟹嚼U納專利費(fèi)。而當(dāng)時(shí)外方要價(jià)也很高：一次性繳納1000萬(wàn)美元專利入門(mén)費(fèi)或者是每噸磷酸鐵鋰?yán)U納2500美元。
幸運(yùn)的是，這場(chǎng)對(duì)于中國(guó)磷酸鐵鋰電池產(chǎn)業(yè)和新能源汽車產(chǎn)業(yè)發(fā)展至關(guān)重要的專利官司以外方失敗告終。盡管如此，目前我們?nèi)魏纬隹诘牧姿徼F鋰相關(guān)產(chǎn)品都必須繳納高昂的專利費(fèi)獲得授權(quán)。這起訴訟案件中諸多的經(jīng)驗(yàn)和教訓(xùn)，頗值得國(guó)內(nèi)鋰電界思考。在當(dāng)前新能源汽車火熱的發(fā)展形勢(shì)下，國(guó)內(nèi)鋰電行業(yè)排名靠前的企業(yè)，特別是有志參與國(guó)際市場(chǎng)競(jìng)爭(zhēng)的龍頭企業(yè)，應(yīng)該以此為鑒，更加長(zhǎng)遠(yuǎn)、有策略地布局三元材料核心專利技術(shù)。
競(jìng)爭(zhēng)劣勢(shì)
相對(duì)于全球三元材料的發(fā)展趨勢(shì)，國(guó)內(nèi)的專利申請(qǐng)起步較晚，在1996年才出現(xiàn)相關(guān)的專利申請(qǐng)，并且在1996—2008年期間發(fā)展相對(duì)緩慢，與全球?qū)＠纳暾?qǐng)趨勢(shì)相比，發(fā)展相對(duì)滯后。
從總體來(lái)看，國(guó)內(nèi)三元材料申請(qǐng)比較分散，行業(yè)集中度差，并沒(méi)有得到足夠的發(fā)展，尤其是國(guó)內(nèi)鋰電龍頭企業(yè)涉足較少，整體研究氛圍不強(qiáng)。
相較于日韓企業(yè)，國(guó)內(nèi)企業(yè)比亞迪在2002年才有關(guān)于三元材料的專利申請(qǐng)，科捷、江南大學(xué)在2010年以后才開(kāi)始出現(xiàn)關(guān)于三元材料的專利，起步比日韓企業(yè)晚了近10年，因此，國(guó)內(nèi)企業(yè)在三元材料上并沒(méi)有掌握核心專利，且由于日韓企業(yè)、美國(guó)3M公司等國(guó)外重要申請(qǐng)人布局早，同時(shí)掌握核心專利，國(guó)內(nèi)申請(qǐng)人在三元材料上的專利申請(qǐng)基本都是外圍申請(qǐng)，且方法類專利申請(qǐng)偏多，造成國(guó)內(nèi)申請(qǐng)人在三元材料上的競(jìng)爭(zhēng)實(shí)力不強(qiáng)。
基礎(chǔ)核心專利技術(shù)缺失
三元材料在主要制備方法及改性手段方面的技術(shù)發(fā)展路線大致如下：最早的三元材料是日本電池株式會(huì)社于1997年9月9日申請(qǐng)的NiCoAl三元材料，其采用共沉淀法制備。之后，日本中央電氣工業(yè)株式會(huì)社于1999年11月5日申請(qǐng)了共沉淀法制備陽(yáng)離子摻雜的NiCoMn三元材料。
2001年美國(guó)IIion Technology公司申請(qǐng)了且優(yōu)先權(quán)日為2000年9月14日的采用固相法制備NiCoMn三元材料的專利，從而使三元材料的制備方法從共沉淀法擴(kuò)展到固相法。隨后，開(kāi)始出現(xiàn)原子摻雜改性三元材料的專利申請(qǐng)，如2000年12月11日申請(qǐng)的F原子摻雜改性，之后原子摻雜也發(fā)展迅速，成為改性三元材料的重要手段。
2005年11月15日3M創(chuàng)新公司獲得的、優(yōu)先權(quán)日為2001年4月27日的關(guān)于NiCoMn三元材料授權(quán)的美國(guó)專利US6964828B2及其同族專利CN100403585C等，其主要限定了NiCoMn中Ni的含量，從而顯著提高了三元材料的性能，成為三元材料的基礎(chǔ)核心專利，至今制約著中國(guó)鋰電行業(yè)內(nèi)三元材料的發(fā)展。縱觀前述三元材料技術(shù)發(fā)展路線可知，三元材料的基礎(chǔ)專利技術(shù)仍掌握在國(guó)外申請(qǐng)人手中。
專利布局的策略建議
我國(guó)與日、韓等鋰電強(qiáng)國(guó)相比，雖然在專利申請(qǐng)數(shù)量上逐漸呈現(xiàn)出趕超之勢(shì)，但在核心技術(shù)的競(jìng)爭(zhēng)中仍處于劣勢(shì)，鋰電池基礎(chǔ)材料的核心專利技術(shù)大多被國(guó)外巨頭掌握。通過(guò)對(duì)三元材料專利申請(qǐng)的統(tǒng)計(jì)發(fā)現(xiàn)，在三元材料的安全性、成本問(wèn)題等方面還有很大的發(fā)展空間。我們可以在這些方面加大研發(fā)投入，以期能夠掌握相關(guān)的核心專利。
從早先的特斯拉純電動(dòng)車自燃到后來(lái)頻發(fā)的三星Note7手機(jī)爆炸，與此類事件高度相關(guān)的鋰電池的安全性能受到了越來(lái)越多的關(guān)注。從專利的統(tǒng)計(jì)可以看出，目前針對(duì)三元材料的安全性專利申請(qǐng)較少，特別是國(guó)外重點(diǎn)申請(qǐng)人圍繞三元材料的安全性專利布局還沒(méi)有形成完善體系，國(guó)內(nèi)申請(qǐng)人可以將三元材料安全性作為重點(diǎn)研究方向。
同時(shí)，可以在一些國(guó)外較少關(guān)注的細(xì)分領(lǐng)域進(jìn)行布局。目前新能源汽車市場(chǎng)增長(zhǎng)迅猛，國(guó)內(nèi)外均面臨著動(dòng)力電池回收的現(xiàn)實(shí)問(wèn)題，特別是可以通過(guò)回收稀缺資源鈷從而降低三元材料的成本。從專利的統(tǒng)計(jì)也可以看出，涉及三元材料成本降低的專利申請(qǐng)非常少，而且目前專門(mén)針對(duì)電池回收的企業(yè)幾乎沒(méi)有，相關(guān)技術(shù)非常欠缺。
參考文獻(xiàn)：
余志敏，周述虹，閻澄，等．鋰離子電池三元材料專利技術(shù)分析［J］．儲(chǔ)能科學(xué)與技術(shù)，2017，6(3):596-604．
曹武佳．鋰電池生死劫？三元材料專利技術(shù)隱憂凸顯［N］．中國(guó)有色金屬報(bào)，2018-02-24（4）
