合肥知识产权中心：2021固态电池专利导航分析报告（26页）.pdf

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1、固态电池专利导航分析报告合肥市企业经营类专利导航项目二二一年十二月目录第一章 产业现状分析.11.1 技术介绍.11.1.1 定义与特点.11.1.2 基本原理.11.1.3 固态电池优势.21.1.4 固态电池面临的挑战.31.2 政策环境.41.2.1 锂离子电池相关政策分析.41.2.2 新能源汽车相关政策分析.51.2.3 安徽省及各地方城市政策.71.3 市场环境.81.3.1 新能源汽车快速发展.81.3.2 储能行业需求上升.81.3.3 固态电池潜在市场规模.91.4 竞争格局分析.101.4.1 欧美地区.101.4.2 日韩地区.101.4.3 中国地区.10第二章 固态电

2、池竞争格局分析.112.1 全球专利格局分析.112.1.1 专利申请趋势及生命周期分析.112.1.2 技术来源国/目标市场国专利分析.132.2 国内专利格局分析.142.2.1 专利趋势分析.142.2.2 各省市专利对比分析.152.2.3 国外来华申请分析.16第三章 关键技术专利分析.173.1 正极材料包覆技术.173.2 无机固态电解质技术.183.3 聚合物固态电解质技术.19第四章 主要发现及对策建议.204.1 行业发展态势总结.204.2 技术导航策略建议.20第五章.附录.216.1 检索范围.216.2 检索主题.216.3 检索手段.216.4 数据处理.226.

3、5 约定事项.221 1第一章 产业现状分析1.1 技术介绍1.1.1 定义与特点固态锂电池是一种高能量密度、高安全性的电池。与目前商业化应用的锂离子电池所采用的容易燃烧液态电解质不同，固态锂电池采用的固体电解质不易燃烧。固态锂电池中包括正极、固体电解质、负极、集流体、极柱等材料。固体电解质主要有三类：氧化物、硫化物及聚合物。固态锂电池可有以下两大类型：一是全固态锂电池，完全采用固体电解质替换液态锂电池中的电解液，不含任何液体，所有材料都以固态形式存在；二是固液混合电解质锂电池，电池中同时含有固体电解质与液态电解液。当液体含量较少时，例如少于电芯质量的 5%时，有些学者也称之为固态锂电池。根据

4、正极材料的不同，固态锂电池又可以分为固态锂离子电池、固态金属锂电池、固态锂硫电池和固态锂空气电池四大类。1.1.2 基本原理图 1.1 传统锂离子电池与固态电池制备工艺对比2 2传统的液态锂电池被科学家们形象地称为“摇椅式电池”，摇椅的两端为电池的正负两极，中间为液态电解质。而锂离子就像优秀的运动员，在摇椅的两端来回奔跑，在锂离子从正极到负极再到正极的运动过程中，电池的充放电过程便完成了。固态电池的原理与之相同，只不过其电解质为固态，具有的密度以及结构可以让更多带电离子聚集在一端，传导更大的电流，进而提升电池容量。因此，同样的电量，固态电池的体积较普通电池更小。不仅如此，固态电池中由于没有电解

5、液，封存将会变得更加容易。和液态锂离子电池复杂的制备过程相比，固态电池可简化封装、冷却系统，电芯内部为串联结构，在有限空间内进一步缩减电池重量，体积能量密度较液态锂离子电池（石墨负极）可提升 70%以上。1.1.3 固态电池优势固态电池能够有效提升电池能量密度。为了满足更高的能量密度需求，采用金属锂是一种解决方法，其比容量能够达到 3800mAh/g，约为石墨的 10 倍。但是，液态电池中的锂负极在循环过程中会有不可控的锂枝晶生长、无限的体积膨胀等，这些问题抑制了锂负极在液态电池中的应用。相比较液态电解质，固态电解质具有较强的机械性能，能够抑制锂枝晶生长，因此固态电池能够实现锂金属的应用，进而

6、提升电池的能量密度。固态电池的热稳定性好。液态电池在高温下通常会发生电解液分解、产气等问题，引发严重的安全事故。固态电池的一个显著优点是高温性能好。这是因为：1）固态电解质的聚合物骨架在高温下呈非晶态，有利于聚合物骨架中链段的运动，促进锂离子电导率；2）无机陶瓷固态电解质本征属于无机陶瓷，其热分解温度较高，随着温度的升高，晶格热运动加剧，有利于离子的扩散和传输，提升离子电导率。固态电池显著降低了液态电池中的冷却系统需求。研究表明，液态电池 SEI膜在 80120开始分解，隔膜在 120左右发生融化，进而导致内短路以及后续的热失控，而大多数固态电解质则在大于 200开始分解。因此固态电池相比液态