正極材料是鋰離子電池中最為關(guān)鍵的材料，對(duì)鋰離子電池的能量密度、循環(huán)壽命、安全性等有著重要影響。1990年Sony公司實(shí)現(xiàn)商品化鋰離子電池采用的正極材料為層狀鈷酸鋰，之后，層狀鎳酸鋰、錳酸鋰、鎳鈷錳酸鋰（即三元材料）、尖晶石錳酸鋰以及橄欖石型磷酸鐵鋰都成為鋰離子電池常用正極材料。1999年LIU等首先提出NCM比分別為7：2：1、6：2：2 和5：2：3 的不同組分的三元層狀材料，2001年OHZUKU和MAKIMURA首次提出Ni：Co：Mn 物質(zhì)的量比為1：1：1的三元材料［即Li(N_i1/3Co_1/3Mn_1/3)O2］材料。廣義上，三元

材料還包括鎳鈷鋁系三元材料、多元層狀材料等。三元材料由于其高能量密度可以更好地實(shí)現(xiàn)續(xù)航里程，在新能源汽車上得到很好應(yīng)用，如美國(guó)特斯拉純電動(dòng)汽車成功使用日本松下制造的鎳鈷鋁酸鋰（NCA）電池體系。近年來(lái)隨著全球新能源汽車的迅猛發(fā)展，三元材料的市場(chǎng)份額將逐漸增加。

因此，了解三元材料的專利申請(qǐng)狀況，對(duì)我國(guó)新能源汽車乃至可持續(xù)發(fā)展戰(zhàn)略都具有十分重要的意義。本文基于德溫特世界專利索引數(shù)據(jù)庫(kù)（DWPI）和中國(guó)專利文摘數(shù)據(jù)庫(kù)（CNABS），對(duì)該領(lǐng)域的國(guó)內(nèi)外專利情況進(jìn)行檢索和統(tǒng)計(jì)，并對(duì)該領(lǐng)域重要申請(qǐng)人的專利布局進(jìn)行了分析，以期為我國(guó)專利申請(qǐng)人在該領(lǐng)域的專利布局提供參考。

1.      專利申請(qǐng)發(fā)展趨勢(shì)

本文使用國(guó)家知識(shí)產(chǎn)權(quán)局專利檢索與服務(wù)系統(tǒng)，檢索截止日期為2016 年3 月18 日，其中，申請(qǐng)量以“件”為單位進(jìn)行統(tǒng)計(jì)，同族專利作為一項(xiàng)申請(qǐng)計(jì)入申請(qǐng)人的總申請(qǐng)量中。

將鋰離子電池正極材料分為聚陰離子型、層狀材料、尖晶石型、復(fù)合類型及其它類型等五大種類，其中層狀材料又分為層狀鈷酸鋰（LCO）、層狀錳酸鋰（LMO）、層狀鎳酸鋰（LNO）、三元材料（NCM）及其它類型。在全球?qū)＠暾?qǐng)中（圖1），正極材料技術(shù)相關(guān)的專利申請(qǐng)為10005 項(xiàng)。其中，3425 項(xiàng)涉及層狀正極材料，占比34%；在層狀正極材料這一技術(shù)分支中，三元、LCO、LNO 和LMO 占申請(qǐng)量的比例分別為三元39%、LCO18%、LNO14%、LMO10%，其余層狀正極材料占比為19%。層狀正極材料申請(qǐng)量在各類正極材料中申請(qǐng)量最多，三元材料又占據(jù)層狀材料中的最多，由此來(lái)看，全球范圍內(nèi)，三元材料在鋰離子電池正極材料占據(jù)重要角色。

圖2 給出了正極材料全球?qū)＠暾?qǐng)量隨年份變化的趨勢(shì)圖，圖3 給出了層狀材料中三元材料的專利申請(qǐng)量隨年份變化趨勢(shì)圖，2013 年之后由于部分專利尚未公開(kāi)，統(tǒng)計(jì)數(shù)量略有下降。層狀結(jié)構(gòu)的正極材料的專利申請(qǐng)起步較早，也是最早商業(yè)化的鋰離子電池正極材料，其在1983—1990 年間，申請(qǐng)量穩(wěn)步增長(zhǎng)，隨后迎來(lái)第一個(gè)快速增長(zhǎng)期（1991—1997年），持續(xù)到2008 年，一直維持波動(dòng)增長(zhǎng)的狀態(tài)；由于聚陰離子型正極材料（如磷酸鐵鋰）較高放電比容量和良好的循環(huán)性能，在便攜式電子設(shè)備上得到良好應(yīng)用，從2005 年左右開(kāi)始，申請(qǐng)量開(kāi)始迅速增長(zhǎng)，并且在2008 年左右開(kāi)始超過(guò)層狀正極材料；由于層狀正極材料（如三元材料）高放電容量等優(yōu)勢(shì)，可以更好地滿足動(dòng)力汽車的能量要求，因此，隨著全球新能源汽車的迅猛發(fā)展，在之后的5 年中（2009—2013 年），層狀材料的年度申請(qǐng)量也出現(xiàn)迅猛增長(zhǎng)的狀態(tài)。三元材料的專利申請(qǐng)趨勢(shì)與層狀材料整體上基本一致，在1990—1999 年處于緩慢起步階段，在2000—2009 年處于平穩(wěn)增長(zhǎng)期，在此期間專利申請(qǐng)量的幅度波動(dòng)不大；在2009—2013 年間，申請(qǐng)量出現(xiàn)了飛躍，進(jìn)入快速發(fā)展階段。