新能源汽车动力电池专利分析

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三元材料重要改性方法专利分析

分析了正极材料的发展现状，重点分析了正极材料中三元材料重要改性方法的专利技术路线，经过分析
发现掺杂和包覆是最常规且发展迅速的重要改性手段；进一步针对掺杂和包覆分析了申请量逐年分布
情况，从申请量上发现近些年掺杂改性的申请量一直高于包覆改性的申请量，三元正极材料的改性研究
主要集中在掺杂改性技术上；并以 Li[Ni,Co,Mn]O（2 NCM）为例探讨了三元材料中 Ni、Co、Mn 三种元素比例分布对三元材料性能的影响。
三元材料的结构与 LiCoO2 类似，为层状结构，属于 R3m 空间群，Li 原子占据 3a 位置，O 原子占据 6a 位置，Ni、 Co、Mn/Al 占据 3b 位置，每个过渡金属原子由 6 个氧原子包围形成 MO6 八面体结构，锂离子嵌入过度金属原子与氧形成 L［i NiCoMn/Al］O2层［1］。
2 三元材料改性技术路线分析
三元材料通常会遇到充放电效率低、高温存储性低、导电率低、循环性差和团聚造成能量密度降低等问题，为
收稿日期：2019-12-04 作者简介：樊金鹏（1988—），女，硕士，助理研究员，研究方向：电化学电池；焦玉娜（1988—），女，硕士，助理研究员，研究方向：电化学电池（等同于第一作者）。
关键词：三元材料；锂离子电池；掺杂；包覆
中图分类号：TM912.9
文献标识码：A
文章编号：1003-5168（2020）03-0119-05
1 正极材料现状分析
中国新能源汽车产业始于 21 世纪初。2001 年，新能源汽车研究项目被列入国家“十一五”期间的“863”重大科技课题，“十一五”以来，我国提出“节能和新能源汽车” 战略。在新能源汽车领域，以锂离子电池作为动力源的新能源汽车发展最为迅速。而正极、负极、隔膜和电解质是锂离子电池的四大核心材料，其中正极材料是公认的核心材料。相比负极材料，正极材料的能量密度和功率密度相对偏低，它是制约锂离子电池发展的重要影响因素之一。可见，正极材料与动力电池性能的好坏密切相关，正极材料性能的优化直接关系着动力电池性能的提升，因此正极材料的研究成为当前锂离子动力电池最为核心的技术。图 1 所示锂离子电池核心材料技术分解示意图如下：

探析新能源汽车电池技术存在的问题及对策

NEW ENERGY AUTOMOBILE | 新能源汽车探析新能源汽车电池技术存在的问题及对策赵国亮安阳市高级技工学校　河南省安阳市　455000摘要：随着社会的不断发展进步，环境污染问题和资源浪费也越来越严重，所以新能源汽车便应运而生了，相对传统的燃油汽车而言，新能源汽车对环境的污染较小、且不会耗费大量的自然资源。

新能源汽车较传统燃油车相比，其动力来源主要是动力蓄电池，所以新能源汽车的电池技术如若有所发展，那么新能源汽车势必会发展壮大。

本文就结合我们国家目前的新能源汽车的电池技术所存在的问题提出解决措施。

关键词：新能源汽车　电池技术　节能环保现在绿色和环保越来越成为我们国家发展过程中最受重视的问题之一，除此之外，这也是我们汽车行业现在发展的一个重要趋势。

所以在发展的过程中，我们需要将环境问题重视起来，新能源汽车的出现在很大程度上减少了对环境的污染和资源的浪费，就现在的情况来看，新能源汽车在未来将会成为一种发展趋势，所以我们要将新能源汽车重视起来。

首先就是新能源汽车的电池技术，其是提供新能源汽车的主要动力来源，所以要对电池技术现存的问题进行探讨，从而研究出解决措施，本文为此提供一些参考建议。

1　新能源汽车电池技术概述新能源汽车电池技术对于新能源汽车来讲，是十分重要的一项技术，在近年来新能源汽车的发展过程中，由于不同类型的新能源汽车，车用动力蓄电池的使用方式不同，因此对其性能要求也有较大区别。

HEV（油电混动）由汽油发动机作为动力来源，更强调加速性能和爬坡能力，因此更注重电池的比功率；PHEV（插电式混动）和EV（纯电动）完全以蓄电池作为动力，更强调充电后的续驶能力，因而更关注电池的比能量。

这些电池技术因为对环境污染和资源浪费所造成的影响较大，所以也越来越被人重视。

由于电池各自性能、材料、成本等存在显著差异，因此不同类型动力电池的使用前景不同。

目前技术最成熟的是镍氢动力电池，但商业化最成功的是锂离子电池，燃料电池则被广泛视作远期目标。

是缺乏创新意识,还是缺乏创新能力？

是缺乏创新意识，还是缺乏创新能力？——我国镍氢电池专利申请状况分析国家知识产权局《电池产业专利分析报告》对各种化学电池专利情况进行了分析，在目前研发和应用较为广泛的化学电池中，除了磷酸铁锂电池外，镍氢电池以其独特的优势而受到广泛关注。

本文中，笔者将对镍氢电池专利申请状况进行分析。

镍氢电池是由镍镉电池改良而来的产品，其作为一种高能量、长寿命、无污染的新型绿色电池，成为世界各国竞相发展的高科技产品之一。

传统镍氢电池主要为AA可充电电池和其他电子设备用电池，应用范围为照相机、摄像机、移动电话、无绳电话、对讲机、笔记本电脑、各种便携式设备和电动工具电源等。

传统镍氢电池因瞬间放电动力相对较低，市场份额有所下降。

然而，随着我国新能源汽车的发展，混合动力镍氢电池技术已进入成熟的发展期。

目前99%的混合动力电池市场份额为镍氢电池。

我国的镍氢电池产业经过近20年的发展已经初具规模，在世界镍氢电池市场上占有十分重要的地位，镍氢电池产量和出口量已经超过日本居世界第一。

并且多数国内企业有较强的质量管理意识，通过质量管理体系认证和产品质量认证，企业已经建立了规范化的现代管理模式，为企业自身的发展壮大提供了基础保障。

然而，大多数企业仍缺少创新意识，即便有创新意识也缺乏创新的能力。

镍氢电池在华总体分析从图1可以看出，在镍氢电池领域，从1985年至2013年期间总共有1706件中国专利申请（以实际申请日为准）。

其中，国内申请人提交的专利申请总量为1284件，占总申请量的75%，这表明国内发明人对镍氢电池领域的专利申请重视程度很高。

但是国内申请人对外提交的专利申请不多，这显示国内申请人在镍氢电池领域的专利布局仍以国内申请为主。

此外，国外申请人在华提交的专利申请总量为422件，其中，日本和美国是国外来华提交专利申请量排名前两位的国家，分别为314件和43件。

从在华提交专利申请的申请人类型分布来看，在镍氢电池领域中，公司是专利申请的主体，申请量超过60%，大学与研究机构的申请量也比较大，这反映了镍氢电池一方面已经产业化，一方面仍属于高科技范畴。

超威集团旗下真耐力锂电池介绍

超威集团旗下真耐力锂电池介绍
“真耐力”锂电池是超威集团于第36届中国(江苏)国际新能源电动车暨零部件交易会上发布的新产品，该新产品采用了汽车级动力电芯，是超威锂电技术全新升级的产品之一。

超威集团“真耐力”电池由高端技术团队合作研发完成，该研发团队拥有124项动力锂离子电池相关专利，研发实力超群、科研设备先进。

“真耐力”电池在研发过程中恰逢电池新国标发令实施，面对电池新国标考验，研发团队持续优化核心技术、以技术优势提高产品质量，在保证符合国家电池标准的同时，完善电池性能，最终打造出“真耐力”电池。

作为超威集团旗下的全新锂电池产品，真耐力电池具有以下优势：
动力强劲，高倍率持续放电能力强，作为动力电池爬坡更有力。

寿命较长，实际使用时间在3年以上。

轻量高能，锂电池因为电池性质问题，相较于普通动力电池更轻、续航里程更长。

简单通用，电池采用模块化设计，可以直接替换铅酸电池借口，实现了电池种类的无缝升级。

绿色环保，生产使用过程相较于铅酸蓄电池更加安全。

恒宇新能源有限公司动力电池介绍

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恒宇新能源动力电池介绍
技术指标–领先的关键技术
项目实际克容量mAh/g 放电平台 V 循环性能 80% 高温性能(℃) 低温性能(℃) 体积能量密度 (Wh/L) 质量能量密度 (Wh/Kg) 成本工艺成熟度材料资源综合性能 LiFePO4 140 3.2-3.3 >2000 ～75 -10 ～160 ～130 高成熟多好 Li(Ni1/3Mn1/3C Li(Ni1/3M 1/3C o1/3)O2 160-190 3.6-3.7 >1500 ～65 -20 ～320 ～160 低成熟钴资源缺乏好 LiMn2O4 90 3.7-3.8 >300 ～45 -20 ～250 ～140 最低成熟多需要提高高温及循环性能改性锰酸锂 LiMn2O4 90-105 3.7-3.8 1000 ～65 -20 ～250 ～140 低成熟多好 Li4Ti5O12 155-165 2.4-2.5 >10000 ～65 -40 ～130 ～65 最高不成熟钛资源缺乏好 LiCoO2 145 3.6-3.7 >1000 ～80 -20 ～350 ～180 较高成熟钴资源缺乏好
广东瑞通新能源有限公司成立于2014年 7月注册资金5000万人民币 100%恒宇 7月，注册资金5000万人民币，100%恒宇控股。2条全自动和1条半自动电芯产线规划落成，电芯日产能将达5万支/天，PACK 产能达到5万支/天产能达到5万支/天。
恒新能源
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yright @ 2013 HENGYU TECHNOLOGY GROUP

新能源汽车电池包箱体结构的轻量化研究现状

1 前言电动汽车动力系统是一个机械和电气相结合的复杂结构体，设计时应充分考虑其刚度、强度、振动及使用寿命。

随着电动汽车对高能量密度和短时间充电的迫切需求，三元正极材料、快速充电技术的应用使锂离子电池极易发生机械滥用、电气滥用和热滥用，进而导致电池系统热失控和整车起火爆炸，故动力锂离子电池已成为新能源汽车动力系统领域研究的热点和难点。

电池包箱体（壳体）是电池包的主要承载部件，只有箱体的静、动态（刚强度、模态等）稳定，才能保证动力电池不出现滥用工况，使动力系统平稳运行。

本文针对新能源汽车电池包箱体轻量化途径（材料选择、结构设计和制造技术）的研究成果进行系统梳理，对主流电池包箱体轻量化技术进行阐述，并分析其研究重点和发展方向。

2 电池包箱体材料轻量化研究进展电池包箱体材料应具备电绝缘性、高散热性和化学稳定性等特点，箱体一般由上、下箱体和密封系统组成。

电池包质量占整车系统质量的18%～30%，而箱体质量约占电池包总质量的10%～20%。

目前普遍使用金属作为电池包箱体材料，复合材料由于其优异的比刚强度也逐渐受到重视。

2.1 电池包箱体用金属材料在电池包箱体所用的金属材料中，钢板材料的制造工艺简单、成本低，具有较好的导热性、抗冲击性和热管理能力，为箱体的常用材料，但其主要缺点是质量较大。

随着汽车轻量化设计理念的深入，铝合金因密度小、刚强度大和压铸性能好等优点，逐渐成为实现汽车轻量化的主要材料，目前已经生产出铸铝电池箱、铝板材电池箱和铝型材电池箱等产品。

其中，铝制电池包箱体的承载结构主要分为底板式和框架式[6]。

大众公司研究发现，框架承载式结构的箱体能满足不同结构的强度要求，更易实现轻量化。

此外，金属和塑料的结合也是实现电池包箱体轻量化的主要方式，如比亚迪-秦（Pro EV500）电池包的上、下壳体分别采用片状模塑料复合材料（Sheet Molding Com⁃pound，SMC）和高强铝。

考虑到成本、加工等因素，国内入门级和经济型电动汽车的电池包外壳多采用钢制箱体，部分新能源汽车电池包采用金属箱体材料，如表1所示。

电动汽车核心技术之动力电池及管理省略一动力电池的主要种类及性能特点

电动汽车核心技术之动力电池及管理系统（一）——动力电池的主要种类及性能特点引言面对交通能源与环境问题的巨大挑战，以能源多元化、排放洁净化、燃料节约化为主要特征的新能源汽车在全球迅速发展，并成为近年各国政府支持和车企提升品牌形象、争取技术领先的热点和焦点。

然而，尽管北京、上海等地大型汽车展上各种新能源车型频频亮相，但在目前中国实际的销售市场上却难觅新能源汽车的踪影。

来自中国汽车工业协会的统计数据显示，今年一季度中国国内的纯电动汽车销量仅有1830辆，混合动力汽车也只有区区1499辆，二者之和占同期中国汽车总销量的比重为0.069%，还不足千分之一。

然而，这种状况可能很快就有改观，今年6月在商用车领域率先实行以旧换新的刺激消费政策以后，新能源汽车或将快接“第二棒”。

近日，工信部装备工业司司长张相木在全球节能与新能源汽车峰会上表示，《节能与新能源汽车产业发展规划》近期将由国务院发布实施。

该规划将带着一系列产业扶持政策浮出水面，其中包括新能源汽车免征车辆购置税、增值税税率降至13%等。

据以上规划，中国新能源汽车未来的主要战略取向将是纯电动汽车；而当前重点推进的是纯电动车和插电式混合动力车。

在产销规模上，至2015年，中国纯电动汽车和插电式混合动力汽车累计产销量将达50万辆，到2020年则要超500万辆。

而完成上述目标的主要措施包括：实施技术创新，突破核心零部件研发；加快推广应用和试点示范；建设充电桩和公共充电设施；完善标准体系和准入制度管理等。

在产业格局方面，到2020年，中国将培育形成1至2家新能源汽车产销规模超过100万辆的汽车集团。

迄今为止，中国已在25个城市进行了公共服务领域新能源汽车的示范推广，并在6个城市开展了私人购买新能源车补贴试点工作。

期间，示范推广各类节能与新能源汽车累计已达1.6万辆，其中新能源汽车超过8000辆。

但同时，在市场培育及推广过程中，由于一些配套政策没有跟进，实际推广的数量未达到预期目标。

新能源汽车行业分析

新能源汽车行业分析一、新能源汽车行业发展环境我国是汽车生产消费大国，但同时也带来了汽车保有量的不断增加，能源消耗急剧增长以及环境日渐恶化。

可以预见，这样的高污染、高消耗的发展模式必将遭到淘汰。

而随着国家新能源汽车扶持政策的实施，以及新产品、新技术的不断成熟，新能源汽车革命悄然兴起。

2015年，我国出台了《中国制造2025》行动纲领，纲领将节能和新能源汽车列为未来十大重点发展领域之一。

在全球变暖、温室效应加剧、国家政策的大力驱动以及人们环保意识增强的背景下，新能源汽车也成为行业发展的必然趋势，其未来的发展前景受到各方的广泛关注。

1.新能源汽车综述新能源汽车是采用非传统化石能源作为燃料驱动汽车前进，或者是采用传统的化石燃料，但是采用非常规的动力布局形式来驱动汽车前进。

新能源汽车具备采用新技术、新工艺、新结构的特点。

新能源汽车分类多样，按照应用场景的不同，可分为乘用车、商用车两种。

乘用车多用以方便出行，主要用于载运乘客、随身行李等；商用车指为商业活动设计的车辆，主要用于大规模运载人员、货物及牵引挂车。

按照驱动种类不同，新能源汽车可分为纯电动、混动、插电式混动、增程式、燃料电池等，其中燃料电池又包括氢燃料电池、甲烷燃料电池等。

（图1 新能源汽车分类）2.政策环境我国也出台多项政策鼓励促进新能源汽车产业发展。

综合各个政策内容，主要目标是提高新能源汽车产业化水平和应用规模。

提高产业化水平主要是强化技术创新，完善产业链，优化配套环境，提升纯电动汽车和插电式混合动力汽车产业化水平。

提升应用规模主要是完善新能源汽车推广应用，尤其是使用环节的扶持政策体系，从鼓励购买过渡到便利使用，建立促进新能源汽车发展的长效机制，引导生产企业不断提高新能源汽车产销比例；逐步提高机关单位及公共服务领域新能源汽车使用比例，扩大私人领域新能源汽车应用规模等。

国家持续推进新能源汽车产业发展，先后出台相关政策，进一步推动绿色发展目标的实现。

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（ＣｈｉｎａＡｕｔｏｍｏｔｉｖｅＥｎｇｉｎｅｅｉｒｎｇＲｅｓｅａｒｃｈＩｎｓｔｉｔｕｔｅＣｏ．Ｌｔｄ，Ｃｈｏｎｇｑｉｎｇ４０００３９，Ｃｈｉｎａ）
（中国汽车工程研究院，重庆摘４０００３９）
要：对“ 世界七国两组织”１９７２－２０１２年关于新能源汽车动力系统的专利数据进行检
索。从宏观和微观层面针对新能源汽车动力电池的专利布局、专利功效手段等内容进行专利数
ｔｉｏｎ）ｆｒｏｍ１９７２ｔｏ２０１２，ｔｈｅｐａｔｅｎｔｌａｙｏｕｔ，ｐａｔｅｎｔｅｆｆｅｃｔａｎｄｍｅｔｈｏｄａｎｄｅｔｃ．ｗｅｒｅａｎａｌｙｚｅｄｑｕａｎｔｉ —
２０１３年８月
Ａｕｇ．２０１３
ｄｏｉ：１０．３９６９／ｊ．ｉｓｓｎ．１６７４－８４２５（ｚ）．２０１３．０８．００５
新能源汽车动力电池专利分析
抄佩佩，万鑫铭，吴胜男，童一帆，王发福
第２７卷第８期
Ｖｏ１．２（自然科学）
ＪｏｕｒｎａｌｏｆＣｈｏｎｇｑｉｎｇＵｎｉｖｅｒｓｉｔｙｏｆＴｅｃｈｎｏｌｏｇｙ（ＮａｔｕｒａｌＳｃｉｅｎｃｅ）
ＰａｔｅｎｔＡｎａｌｙｓｉｓｏｎＢａｔｔｅｒｙＴｅｃｈｎｏｌｏｇｙｏｆＮｅｗＥｎｅｒｇｙＶｅｈｉｃｌｅｓ
ＣＨＡＯＰｅｉ — ｐｅｉ，ＷＡＮＸｉｎ — ｍｉｎｇ，ＷＵＳｈｅｎｇ－ｎａｎ，ＴＯＮＧＹｉ — ｆａｎ，ＷＡＮＧＦａ — ｆｕ
ｔｒｉｘ
近年来，随着国际能源供应日趋紧张，原油价
保障，也是战略性新兴产业发展生死攸关的强力支撑，更是国家自主创新能力提升，实现由汽车大国向汽车强国跨越的重要保证。故全面研究新能源汽车动力系统专利，对于我国未来新能源汽车
ｔａｔｉｖｅｌｙ．Ｔｈｅｈｏｔｓｐｏｔｓａｎｄｔｒｅｎｄｓｏｆｎｅｗｅｎｅｒｙｇｖｅｈｉｃｌｅｓ ’ｂａｔｔｅｒｙｔｅｃｈｎｏｌｏｇｉｅｓｄｅｖｅｌｏｐｍｅｎｔｈａｖｅｂｅｅｎｐｒｅｄｉｃｔｅｄｔｈｕｓｌｙ．Ｋｅｙｗｏｒｄｓ：ｎｅｗｅｎｅｒｙｇｖｅｈｉｃｌｅｓ；ｉｎｔｅｒｎａｔｉｏｎｌａｐａｔｅｎｔｃｌａｓｓｉｆｉｃａｔｉｏｎ；ｐａｔｅｎｔｍａｐ；ｅｆｆｅｃｔ — ｍｅｔｈｏｄｍａ —
技术发展和突破具有重要意义。从１９７２年２０１２年，七国组织共公开了关于
格持续上涨，新能源汽车逐渐成为各国研发热点。特别是电池等新能源汽车动力系统关键技术的研发得到了各国政府国家战略级别的重点支持。我
据分析，从而对新能源汽车动力电池的关键技术热点和发展趋势进行预测。
关键词：新能源汽车动力电池；国际专利分类；专利地图；功效一技术矩阵
中图分类号：Ｕ４６９．７
文献标识码：Ａ
文章编号：１６７４—８４２５（２０１３）０８— ００１８一Ｏ８
Ａｂｓｔｒａｃｔ：Ｂａｓｅｄｏｎｍａｃｒｏｓｃｏｐｉｃａｎｄｍｉｃｒｏｓｃｏｐｉｃｄａｔａａｎａｌｙｓｉｓｏｎｎｅｗｅｎｅｒｇｙｖｅｈｉｃｌｅｓｐｏｗｅｒｔｒａｉｎｓｙｓ —
ｍａｎｙ，Ｃｈｉｎａ，Ｊａｐａｎ，Ｓｗｉｔｚｅｒｌａｎｄ，ＥｕｒｏｐｅａｎＰａｔｅｎｔＯｆｆｉｃｅａｎｄＷｏｒｌｄＩｎｔｅｌｌｅｃｔｕａｌＰｒｏｐｅｒｔｙＯｒｇａｎｉｚａ－
ｔｅｍ，ｉｎｔｈｅｒａｎｇｅｏｆ７ｃｏｕｎｔｉｒｅｓｐｌｕｓ２ｏｒｇａｎｉｚａｔｉｏｎｓ（ＵｎｉｔｅｄＳｔａｔｅｓ，ＵｎｉｔｅｄＫｉｎｇｄｏｍ，Ｆｒａｎｃｅ，Ｇｅｒ－