寧德時代與特斯拉的鋰電技術對比:基於對專利申請的統計分析

報告摘要:

寧德時代專利分佈均勻,涉及材料、系統、設備

按專利名稱進行分類來看,寧德時代的專利分佈均勻,在動力電池涉及到 的材料體系、系統方案、加工設備等領域均有佈局;

在寧德時代全部的發明專利中,模組、PACK及系統層面以及BMS、充電管 理、熱管理方面的專利最多;材料體系中電解液相關專利最多,正極、負 極次之,隔膜則相對較少。海外發明專利的分佈結構類似。

在實用新型專利中,模組、PACK及系統的專利最多,同時鋰電設備的專利 也高達400餘項(鋰電設備發明專利亦接近200項)。

寧德時代的發明專利在關注什麼:電池、設備

在電芯及電池整體方面,寧德時代專利頻次最高的關鍵詞分別是循環性能、安全性能、能量密度、動力學性能、高溫性能,此外也關注電池產氣、過充、膨脹等問題;在設備方面,寧德時代的檢測、注液、卷繞、極片加工、輥壓、塗布專利分佈靠前,也可以看出寧德時代在 完整的加工工序上都有所積累;此外寧德時代在疊片設備方面有7項實用新型專利。

在正極材料方面,寧德時代關注較多的方向分佈是循環性能、安全性能、正極新的化學通式、能量密度、材料包覆改性等方面。

在負極材料方面,寧德時代重點關注的依舊是循環性能,其次在能量密度、倍率性能、安全性能、膨脹性能方面也有涉及。

在隔膜方面,寧德時代涉及較多的方向是塗層專利,此外關注安全性能、循環性能、機械強度等。

在電解液方面,寧德時代主要關注循環性能、高低溫性能、高電壓性能、內阻、SEI膜等方面,涉及的性能方面相對較廣。

特斯拉主體公司電池專利更多集中於系統層面

特斯拉主體公司累計申請了476個與電池相關的專利,其中申請高峰在2009-2013年。

從專利的分佈來看,鋰電池領域特斯拉涉及最深的是熱管理、充電技術、模組/Pack/系統涉及、BMS、熱失控問題等,在電芯尤其是材料體系方面,僅涉及電解液專利16個、正極專利7個,此外還有2個設備專利。

不過從專利申請的時間上看,特斯拉的電解液、正極專利基本在2017-2019年申請,也反映了特斯拉涉及材料領域的思路。

特斯拉電解液專利聚焦循環壽命、正極專利較少

經檢索,特斯拉電解液專利大多是通過新的添加劑、溶劑,改善電池的循環性能,具體包括減少電池產氣、高溫高電壓方案的應對等。

特斯拉在正極方面的專利較少,其中一項是解決正極殘餘鋰洗滌後乾燥的方法。

特斯拉電池研究團隊論文涉及電解液、高鎳等

此外從特斯拉電池研究團隊領導者Jeff Dahn的論文中也可看出特斯拉的新技術研發方向:1)在電解液方面開發新的添加劑減少副反應、 提高循環性能;2)在正極方面改善高鎳循環失效的問題、論證無鈷正極的可行性以及正極包覆改善性能等;3)此外還包括開發無負極鋰 金屬電池(在液態電解液條件下),希望繞過固態電池的弊端,不過目前從測試數據看距離商業化還比較遠。

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報告節選:

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