摘要：隨著科技水平日新月異的發(fā)展，消費電子產品廣泛應用并且高頻迭代，新能源汽車在政策驅動下迅速推廣普及，鋰電池作為綠色環(huán)保能源的價值凸顯。隔膜是組成鋰電池的四大關鍵材料之一，它將鋰電池的正負極分開，防止短路，并且允許鋰離子通過，保障鋰電池充放電功能的實現(xiàn)。因此，隔膜對于鋰電池的質量和安全性能有著重要的影響。本文將從專利角度分析鋰電池隔膜材料的技術格局與發(fā)展趨勢。

　　全文的專利統(tǒng)計來源于中科院化學所對德溫特( DII) 數(shù)據(jù)庫以及國家知識產權局專利檢索與服務系統(tǒng)的檢索，范圍涵蓋國內外鋰電池隔膜在2005至2014年這十年來的專利情況。

　　日本幾乎壟斷鋰電池隔膜的國際專利

　　在2005～2014年的十年內，鋰電池隔膜的國際專利數(shù)量整體呈現(xiàn)增長的態(tài)勢，年復合增長率達到17.60%，2010年增長達到了峰值—147件。我們可以推斷這一年的鋰電池隔膜技術有了重大突破，之后的幾年之內一直穩(wěn)步增長，如圖1所示。

圖1 2005～2014年鋰電池隔膜專利數(shù)量及增長率

(來源：德溫特DII數(shù)據(jù)庫)

　　從鋰電池隔膜的專利持有者來看，持有數(shù)量排名前十位為：旭化成、東麗、三星、松下、LG、東燃、積水化學、索尼、帝人和三菱化學。除去三星和LG來自韓國外，其余八家都來自日本，占前十位專利總申請數(shù)量的78%，日本在鋰電池隔膜領域技術水平領先，幾乎處于壟斷地位。而國內沒有一家企業(yè)能擠進前十。

圖2 2005～2014年鋰電池隔膜前十位專利持有者

(來源：德溫特DII數(shù)據(jù)庫)

　　國內鋰電池隔膜專利由企業(yè)主導但起步較晚

　　通過對國內鋰電池隔膜專利的統(tǒng)計，我們發(fā)現(xiàn)由企業(yè)申請的專利占比最大達到71%，其次才是大專院校占比20%，科研院所占比9%。并且，都集中在2010年之后。2005～2014國內鋰電池隔膜專利數(shù)量如圖3所示，國內鋰電池隔膜專利持有者前十名如表1所示。整體上，國內的大專院校和科研院所的起步相比國外的要晚一些，國內企業(yè)最早也是通過代理國外鋰電池隔膜企業(yè)的產品不斷成長起來的，在最近幾年才逐漸有了自主創(chuàng)新能力，短期內無法打破日本的技術壟斷地位。

圖3 2005～2014國內鋰電池隔膜專利數(shù)量

(來源：國家知識產權局)

表1 國內鋰電池隔膜專利持有者前十名

(來源：國家知識產權局)

　　隔膜材料種類多元化、復合化和結構形態(tài)調控是發(fā)展趨勢

　　通過專利統(tǒng)計分析可以發(fā)現(xiàn)，雖然已經產業(yè)化的鋰電池隔膜材料多為聚乙烯和聚丙烯類，但是一些性能更加優(yōu)異的聚合物材料也逐漸在實驗室中研發(fā)出來，如偏氟乙烯( PVDF)、聚酰亞胺( PI)、芳綸和纖維素等，隔膜材料的種類會朝著多元化的方向發(fā)展。

　　目前的研究工作已經聚焦在靜電紡絲法，其特點是改變紡絲條件可對隔膜的形貌和孔隙率進行調控，從而獲得更小的孔尺寸、更高的孔隙率和內部互通的開孔結構，這都有利于提高離子遷移率。可是此方法的缺點是生產效率低，成本高。但針對隔膜的結構形態(tài)調控還會不斷優(yōu)化進步。

　　另外，復合化也是隔膜材料性能提升的一個重要手段，單一的隔膜材料可能熱穩(wěn)定性差，機械強度不高，但是通過多層復合或添加無機顆粒都能改善這些性能的不足，還可以針對隔膜材料表面改性提高吸液率，降低內阻。

　　結語

　　通過對國內外鋰電池隔膜十年來的專利情況的分析，我們認為日本企業(yè)技術水平領先，幾乎處于壟斷地位。國內鋰電池隔膜企業(yè)起步較晚，但專利成果產出多于大專院校或科研院所。隔膜材料種類將朝著多元化的方向發(fā)展，不僅僅局限于聚乙烯和聚丙烯類。隔膜結構形態(tài)調控正在研發(fā)中，但目前要克服生產率低，成本高的劣勢。未來隔膜材料復合化也是性能提升的重要手段。