锂离子电池凝胶聚合物电解质发展状况

余志敏,苏　佳（国家知识产权局专利局专利审查协作江苏中心,江苏　苏州　215000）

锂离子电池凝胶聚合物电解质发展状况

余志敏,苏佳
（国家知识产权局专利局专利审查协作江苏中心,江苏苏州215000）

摘要：本文以CNABS和VEN数据库中的检索结果为样本，对锂离子电池聚合物电解质在国内外的研究状况进行了简单的统计分析，尤其是凝胶聚合物电解质的研究状况，以及主要国家，主要申请人在凝胶聚合物领域的研究水平和专利申请状况。

关键词：锂离子电池;聚合物;凝胶;电解质

0　引言

目前市场上锂离子电池电解质材料的主流产品还是有机液体电解质材料，但是有机液态电解质容易发生泄漏和气胀等问题从而容易引发爆炸，导致了一系列的安全问题。聚合物电解质的应用，使锂离子电池具有更高的安全性和能量密度，使电池可以灵活设计，避免了电池的电解液的漏液问题，具有优良性能，如高比能量，宽化学窗口，无记忆效应等。

1　锂离子电池凝胶聚合物电解质的专利状况分析

1.1相关专利申请分析

自从1994年Bellcore公司宣布将凝胶聚合物电解质应用于聚合物锂离子电池以来，其发展非常迅速[1-2]。图1是凝胶聚合物电解质在全国和全球的专利申请量的趋势图，从图1可以看出，在2000年左右受到青睐，申请量大增，从2003年以后申请量变少，不过从2011年开始又有变多的趋势。

图1　凝胶电解质在全国和全球的专利申请量趋势图

1.2申请人分布状况分析

图2为锂离子电池凝胶电解质不同国家专利申请量比例图，从图2来看，聚合物凝胶电解质的专利申请主要分布在日本，占比45.9%，基本占到了全球申请数量的一半，中国和美国的申请量其次，分别占18.8%和19.5%，韩国稍少，占到12.9%。

图2　锂离子电池凝胶电解质不同国家专利申请比例

1.2.1全球主要申请人分布

图3是全球凝胶电解质专利申请的十大申请人，可以看出，关于凝胶电解质的专利基本都被索尼，三洋，日产等公司垄断。

1.2.2国内海洋王照明科技股份有限公司在锂离子电池凝胶电解质方面的研究

海洋王照明科技股份有限公司是在2010年开始有关于凝胶电解质的专利申请，不过最初是用于染料敏化太阳能电池（CN102468055A），直到2012年才开始有关于PEO凝胶电解质在超级电容器中的专利申请（CN103387678A），随后应用于锂离子电池，并在2012年针对提高PEO电解质的电导率连续申请了一系列专利（CN103456995A，CN103456986A，CN103456987A，CN103456989A，CN103456990A），以及PMMA的相关专利（CN103456988A，CN103450498A）和PVDF基凝胶电解质的相关专利（CN103456909），此后一直致力于改进制备方法从而改善凝胶电解质的整体性能方面的研究，主要是改善其电导率

（CN103579670A，CN103579671A，CN103682421A，CN103682423A）。后来为了提高凝胶聚合物电解质的电导率和机械强度，对其进行改性，包括共混，共聚，交联等化学方法（CN103811810A，CN103840195A CN 103840196A，CN103840109A），以及造孔等物理方法（CN103840200A，CN 103840201A，CN 103840202A）。

图3　全球凝胶电解质专利申请十大申请人

2　结语

锂离子电池用聚合物凝胶电解质的种类繁多，近年来凝胶电解质体系也取得了长足的进步，在新的制备方法、新的复合体系等方面不断取得进步，有些研究工作在锂离子二次电池中的应用也已经取得良好的应用结果。现有的制备方法往往过于复杂，成本较高，凝胶聚合物膜产品性能一致性还不能达到令人满意的程度，在改性的过程中也是常常顾此失彼，在大规模以及稳定应用上打击了研究人员的信心。凝胶电解质相对于液体电解液有着不可比拟的优点，随着在电子产品小型化，储能器件高能化以及操作安全性要求越来越高的趋势下，凝胶电解质必然会重新进入大家的视野，也必然会不断涌现新的成果。

参考文献：

[1]A.Manue l Stephan，Yuria Saito，Ionic conductivity and diffusion coefficient studies of PVDF-HFP polymer electrolytes prepared using phase inversion technique,Solid state ionics[J].2002,148(3-4):475-481.

[2]J.M .Song,H. R.Kang,S W.Kim,W.M.Lee and H.T.Kim,Electrochemical characteristics of phase-separated polymer electrolyte based on poly(vinylidene fluoride-co-hexafluoropropane) and ethylene carbonate,E lectroch im. Acta[J],2003,48,(10):1339-1346.

作者简介：余志敏（1987—），女，研究实习员，专利审查员。