2025年5月16-18日，以“智啟中國(guó)知產(chǎn)新紀(jì)元，開創(chuàng)全球汽車新格局”為主題的2025中國(guó)汽車知識(shí)產(chǎn)權(quán)年會(huì)在湖北省武漢市成功舉辦。大會(huì)期間，國(guó)聯(lián)汽車動(dòng)力電池研究院有限責(zé)任公司高級(jí)技術(shù)主管柏祥濤在固態(tài)電池IP發(fā)展論壇發(fā)表了圍繞“從實(shí)驗(yàn)室創(chuàng)新到商業(yè)化突圍的固態(tài)電池專利密碼”精彩演講。

以下為演講實(shí)錄：

感謝主持人的介紹，感謝組委會(huì)的邀請(qǐng)，今天有機(jī)會(huì)跟大家分享我們?cè)谌虘B(tài)電池方面的一些進(jìn)展，特別是結(jié)合知識(shí)產(chǎn)權(quán)方面所做的一些工作。實(shí)話實(shí)說，今天拿到的是命題作文，這個(gè)題目有點(diǎn)大，我只是從很小的方面給大家做一些分享。

正式報(bào)告開始之前給大家介紹一下我們公司，剛才在第一頁(yè)可能大家已經(jīng)注意到了，我們公司有兩個(gè)牌子，第一個(gè)是國(guó)聯(lián)研究院，我們是中國(guó)有研（北京有色金屬研究總院）的二級(jí)公司，公司前身為集團(tuán)下屬的動(dòng)力電池研究中心，2014年9月注冊(cè)成立，現(xiàn)有股東14家，注冊(cè)資本9.3億。2016年6月在工信部支持下成立了我國(guó)首個(gè)國(guó)家制造業(yè)創(chuàng)新中心——國(guó)家動(dòng)力電池創(chuàng)新中心，同時(shí)構(gòu)建了動(dòng)力電池產(chǎn)業(yè)創(chuàng)新聯(lián)盟，目前聯(lián)盟成員有一百多家，這個(gè)月底將在南京組織今年的年會(huì)，歡迎大家前來參加。

國(guó)家動(dòng)力電池創(chuàng)新中心主要做這么幾方面的工作，一是行業(yè)共性技術(shù)開發(fā)，服務(wù)于整個(gè)行業(yè)；二是測(cè)試驗(yàn)證服務(wù)，包括材料、電芯、模組等方面的檢測(cè)業(yè)務(wù)；第三跟今天會(huì)議主題類似，我們也提供行業(yè)共性基礎(chǔ)工作組織平臺(tái)，23年底成立了知識(shí)產(chǎn)權(quán)分會(huì)；四是做科技成果的孵化和轉(zhuǎn)化工作。

今天主要跟大家分享三部分內(nèi)容，分別是：全固態(tài)電池背景介紹、全固態(tài)電池專利現(xiàn)狀、國(guó)聯(lián)研究院研究進(jìn)展。

2021年彭博社做了預(yù)測(cè)，2030年全球乘用車銷量預(yù)計(jì)將達(dá)到5600萬輛，我一直認(rèn)為這個(gè)數(shù)據(jù)偏保守，特別是對(duì)于中國(guó)市場(chǎng)。因?yàn)?023年的時(shí)候中國(guó)新能源汽車的產(chǎn)銷量均接近1000萬輛，去年繼續(xù)大幅增長(zhǎng)，產(chǎn)銷量均超過了1200萬輛。今年一季度的數(shù)據(jù)大概是340萬輛，按照這個(gè)數(shù)據(jù)來講今年的產(chǎn)銷量也是繼續(xù)增長(zhǎng)的。

新能源汽車數(shù)量越來越多，固態(tài)電池也隨之越來越受到大家的關(guān)注?，F(xiàn)在大家關(guān)注的內(nèi)容跟之前可能有所不同，以前大家都認(rèn)為電池的成本太高、電車的價(jià)格太高。隨著這幾年的發(fā)展，大家更關(guān)注續(xù)航里程，也就是電池循環(huán)壽命方面的問題。另外更重要的是安全，前段時(shí)間的撞車事件也引起了很多的討論。對(duì)于安全性能來講，大家認(rèn)為傳統(tǒng)的液態(tài)電池能夠做的改進(jìn)已經(jīng)比較有限了。盡管在正負(fù)極材料、隔膜方面做了很多工作，但是已經(jīng)逐漸達(dá)到了瓶頸。在這個(gè)基礎(chǔ)上固態(tài)電池應(yīng)運(yùn)而生。固態(tài)電池實(shí)際上很早就發(fā)展了，產(chǎn)業(yè)方面至少可以追溯到2018年。日本在前瞻性方面確實(shí)做得比較好，2018年就提出了將低成本材料作為首要目標(biāo)。固態(tài)電池發(fā)展到今天，技術(shù)方面難度很大，其中很重要的一個(gè)原因是電解質(zhì)材料太貴。2021年美國(guó)能源部做了鋰電池藍(lán)圖計(jì)劃，開始布局固態(tài)電池。我們國(guó)家也陸續(xù)推出了很多政策，從國(guó)家規(guī)劃到科技計(jì)劃，也包括地方政府對(duì)地方企業(yè)的政策和資金方面的支持。去年我們新修訂《節(jié)能與新能源汽車技術(shù)路線圖3.0》，將全固態(tài)電池從新體系電池中單列出來，并作為重點(diǎn)專題

固態(tài)電池發(fā)展了這么久，核心問題還是電解質(zhì)材料。電池行業(yè)以前流傳一句話，叫做“一代材料一代電芯”，以前更多說的是正負(fù)極材料，在固態(tài)電池上則更多的是指電解質(zhì)材料，當(dāng)然同時(shí)也伴隨著正負(fù)極材料的創(chuàng)新。電解質(zhì)材料、新型正負(fù)極材料、以及固態(tài)電芯新結(jié)構(gòu)，必然要求新的工藝。而新材料和新工藝必然對(duì)裝備提出新要求，因此同時(shí)還需要開發(fā)新裝備。這些因素綜合起來導(dǎo)致固態(tài)電池的成本難以控制。

固態(tài)電池的技術(shù)路線依托電解質(zhì)材料的類別來進(jìn)行劃分，通常可劃分為硫化物、氧化物、聚合物等等。歐陽(yáng)明高院士多次指出，選對(duì)全固態(tài)電池技術(shù)路線很重要?？梢哉f直到去年，行業(yè)中大家還都比較迷茫，包括世界上不同國(guó)家、國(guó)內(nèi)外不同公司之間，都存在比較大的爭(zhēng)議。經(jīng)過去年一年的努力，大家對(duì)于技術(shù)路線的研判，基本有了比較統(tǒng)一的認(rèn)知。今年二三月份連續(xù)幾個(gè)會(huì)議和論壇上，歐陽(yáng)明高院士給出了判斷——硫化物，盡管這條路線也是困難重重，但未來的可能性是最大的。

硫化物電解質(zhì)材料的突出特點(diǎn)是離子導(dǎo)率高，并且比較軟，也就是楊氏模量比較低，這對(duì)于解決界面問題非常有利。從成本來講，硫化物本身由廉價(jià)元素組成，相對(duì)于硫銀鍺礦，LGPS型材料不被看好的一點(diǎn)，就是因?yàn)橛昧随N這個(gè)很貴的元素。而硫銀鍺礦型材料基礎(chǔ)組成只有Li、P、S、Cl四種廉價(jià)元素，因此對(duì)于成本控制十分有利。

在技術(shù)之外，還存在難以攻破的專利護(hù)城河。從全球來看，硫化物電解質(zhì)材料相關(guān)專利接近1萬項(xiàng)，這個(gè)數(shù)量對(duì)于一個(gè)小分支來講還是非常龐大的。硫化物電解質(zhì)材料方面的專利申請(qǐng)量在23年達(dá)到高峰，大概是570多件的申請(qǐng)量，2024年雖然加入的企業(yè)更多了，但申請(qǐng)的數(shù)量有所下降。從授權(quán)量來說，前期的授權(quán)率比較高，約60%左右，從2021年授權(quán)率開始下降。我認(rèn)為可能由于以下幾個(gè)方面的原因：一是2021年開始固態(tài)電池大火，很多新興公司介入，布局了大量專利，他們的技術(shù)積累可能還沒有那么深厚，有些專利質(zhì)量并不是那么高，所以引起了授權(quán)率的下降；二是自固態(tài)電解質(zhì)研究廣泛開展以來，隨著技術(shù)的快速發(fā)展，專利布局方面的難度逐漸在增大，因?yàn)檫@些專利布局基本都是純技術(shù)研發(fā)方面的，還沒有涉及產(chǎn)業(yè)化方面。如果相關(guān)技術(shù)已經(jīng)實(shí)現(xiàn)了產(chǎn)業(yè)化和商品化應(yīng)用，屆時(shí)將會(huì)有新的專利布局點(diǎn)出現(xiàn)，那么授權(quán)率趨勢(shì)就會(huì)發(fā)生新的變化。

從市場(chǎng)來看，中國(guó)始終處于第一梯隊(duì)，雖然日本在這個(gè)方向上的專利是斷層式領(lǐng)先，但我們中國(guó)并沒有落后太多。特別是從目標(biāo)市場(chǎng)國(guó)，也就是專利布局國(guó)來看，中國(guó)與日本十分接近，但是這種情況反而給我們制造了一些不利。為什么？我們自己申請(qǐng)的專利少，但是國(guó)外主體在國(guó)內(nèi)布局的專利多，給我們制造了很多專利障礙，這對(duì)我們自己的企業(yè)做產(chǎn)業(yè)化來講是非常不利的。國(guó)內(nèi)主體的專利申請(qǐng)量逐年增加，日本主體的申請(qǐng)量增長(zhǎng)不明顯，因此從2019年開始國(guó)內(nèi)主體的專利申請(qǐng)量已經(jīng)超過了日本。這也與大家對(duì)日本公司的傳統(tǒng)認(rèn)知是契合的，日本企業(yè)比較習(xí)慣也比較擅長(zhǎng)從某個(gè)技術(shù)初始到增長(zhǎng)期這段時(shí)間做很多前沿技術(shù)研發(fā)，但是一旦這項(xiàng)技術(shù)做了十幾年沒有走向產(chǎn)業(yè)化的時(shí)候，或者研發(fā)難度越來越大的時(shí)候，它的申請(qǐng)量就會(huì)呈現(xiàn)下降的趨勢(shì)。

以現(xiàn)有的數(shù)據(jù)來看，專利申請(qǐng)量前十的申請(qǐng)人全部都是日韓公司，尤其是豐田，是排名第二的出光興產(chǎn)的兩倍，后面8家申請(qǐng)人的總和都未達(dá)到豐田的申請(qǐng)量，所以豐田的專利數(shù)量確實(shí)非常多。另外需要中國(guó)申請(qǐng)者學(xué)習(xí)的是，日本人特別喜歡在全球布局專利，相對(duì)而言中國(guó)申請(qǐng)者的PCT專利布局?jǐn)?shù)量相對(duì)少很多，像寧德、比亞迪這樣的大企業(yè)全球?qū)＠季肿龅帽容^好，但是其他的小企業(yè)相對(duì)較弱。尤其是做原始創(chuàng)新的高校、研究所，更應(yīng)該積極布局一些高價(jià)值PCT專利。

從2023年下半年一直到2024年，大家都說豐田在全固態(tài)電池技術(shù)及專利方面遙遙領(lǐng)先，到底領(lǐng)先到什么程度？但是實(shí)際上當(dāng)我們?cè)龠M(jìn)一步分析的時(shí)候，事實(shí)并非如此。剛才講了國(guó)內(nèi)市場(chǎng)上主流的電解質(zhì)材料還是硫銀鍺礦，我們今年做的工作就是把硫銀鍺礦這個(gè)小分支的專利，從技術(shù)層面做更細(xì)致的分析，而豐田在這個(gè)方向上并無十分突出的優(yōu)勢(shì)。比如硫銀鍺礦材料的原始組成專利，實(shí)際上是德國(guó)錫根大學(xué)在2008年申請(qǐng)的。這篇專利寫得非常好，不僅涵蓋了硫銀鍺礦的基本組成，包括所有摻雜也都涵蓋進(jìn)去了，還包括最核心的制備工藝。目前這項(xiàng)專利轉(zhuǎn)給了一家美國(guó)公司和一家德國(guó)公司。在這之后，從組分微調(diào)、結(jié)構(gòu)改性到關(guān)鍵工藝，相關(guān)核心專利都在國(guó)外申請(qǐng)人手中，并且比較分散，并沒有顯示出一家獨(dú)大的局面。這對(duì)未來我們的產(chǎn)業(yè)化提出了更大的難題，未來或許要跟很多家公司做交叉授權(quán)，應(yīng)對(duì)侵權(quán)風(fēng)險(xiǎn)，這樣會(huì)導(dǎo)致我們耗費(fèi)大量精力。我們認(rèn)為經(jīng)過這么多年的發(fā)展，高價(jià)值的創(chuàng)新現(xiàn)在已經(jīng)比較困難，也可以講技術(shù)的發(fā)展已經(jīng)進(jìn)入了一個(gè)瓶頸期。當(dāng)然有個(gè)前提，這些材料還沒有真正實(shí)現(xiàn)商業(yè)化，一旦走向市場(chǎng)并應(yīng)用在全固態(tài)電池中，必將有新的技術(shù)點(diǎn)出現(xiàn)，那就另當(dāng)別論了。這兩年固態(tài)電池領(lǐng)域布局的專利，更多基于現(xiàn)有方案的優(yōu)化，還有大量方法類的專利。方法類專利其實(shí)對(duì)于提升自己的技術(shù)保護(hù)沒有太大幫助，反而有技術(shù)泄密的風(fēng)險(xiǎn)，申請(qǐng)時(shí)一定要非常謹(jǐn)慎。

從2016年開始，國(guó)聯(lián)研究院算起來有近10年硫化物固態(tài)電池研究經(jīng)驗(yàn)。目前專利布局?jǐn)?shù)量在國(guó)內(nèi)排名第二，最核心技術(shù)是硫空位調(diào)控，我們認(rèn)為可以歸屬為比較重要的核心組分和核心結(jié)構(gòu)專利，未來如果有侵權(quán)發(fā)生的話也比較容易做侵權(quán)證據(jù)收集。圍繞這項(xiàng)技術(shù)，我們布局了多篇專利，形成了核心技術(shù)組。比如通過富鋰和硫空位雙重調(diào)控，把正比例鋰磷硫氯型材料的離子導(dǎo)做到了十毫西以上，是目前文獻(xiàn)報(bào)道的最高值。在結(jié)構(gòu)方面，我們對(duì)晶格特性做了調(diào)控，改善材料低溫性能。雖然很多人都講固態(tài)電池的快充性能好、低溫性能好，但是做技術(shù)的人都清楚，現(xiàn)在絕大多數(shù)固態(tài)電池都需要加壓和高溫下才能出性能，換句話說低溫性能并不佳。電解質(zhì)材料離子導(dǎo)和低溫性能的提升，對(duì)于解決這項(xiàng)技術(shù)難題是非常有幫助的。最后，通過特殊位點(diǎn)摻雜和特殊結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)，改變了體相局部和表面的結(jié)構(gòu)，提高了濕空氣穩(wěn)定性。

依托這些核心組分結(jié)構(gòu)專利，同時(shí)還布局了一些改性方面的專利，并把這些專利進(jìn)行進(jìn)一步拓展，用在電極和電解質(zhì)層中，形成了電極和電芯專利。我們現(xiàn)在的材料有三個(gè)體系，正比例651、富氯1.5和混合鹵素，已經(jīng)布局的這些專利對(duì)現(xiàn)有產(chǎn)品已經(jīng)形成了一定的保護(hù)作用。這個(gè)地方我加了限定詞“有一定的保護(hù)作用”，是因?yàn)閲?guó)外申請(qǐng)人手中的原始專利確實(shí)是很難突破的。

前面講到的更多是技術(shù)和實(shí)驗(yàn)室層面的東西，將創(chuàng)新成果轉(zhuǎn)化成商業(yè)化產(chǎn)品，還必須要做量產(chǎn)技術(shù)的開發(fā)，特別是低成本、大規(guī)模量產(chǎn)的技術(shù)。我們開發(fā)了硫化物電解質(zhì)批量制備技術(shù)，與常規(guī)球磨工藝相比，成本可以降低80%。這幾年市場(chǎng)上的硫化物電解質(zhì)價(jià)格下降比較快，2022年、2023年可以賣到十幾萬一公斤，去年年底降到了1萬元左右，今年已經(jīng)朝著5000元每公斤的目標(biāo)努力了。我們建設(shè)了國(guó)內(nèi)首條噸級(jí)試制線，打通了材料研究、產(chǎn)品開發(fā)、規(guī)模化生產(chǎn)的完整技術(shù)鏈條。目前正在建設(shè)一條100噸的生產(chǎn)線，廠房規(guī)劃已經(jīng)做完了，設(shè)備已經(jīng)在招標(biāo)采購(gòu)中。

把材料做出來，最終要用到電芯中。我們有很多客戶拿到材料之后，測(cè)出來的結(jié)果是有差異的，說明大家對(duì)材料和材料應(yīng)用性能的認(rèn)知存在差異。所以我們把材料做出來以后，需要對(duì)它的應(yīng)用性能做全方位評(píng)測(cè)，并應(yīng)用到全固態(tài)電池中并進(jìn)行驗(yàn)證。這樣做有兩個(gè)方面的益處，一方面可以幫助我們開發(fā)更好的材料，另一方面也可以幫助客戶用好材料。材料離子導(dǎo)等性能好是一方面，好用則是另外一個(gè)層面的內(nèi)容，所以材料應(yīng)用同樣非常重要。我們進(jìn)一步設(shè)計(jì)了全電池，能量密度可以達(dá)到350Wh/kg，由于現(xiàn)在用的電解質(zhì)層比較厚，如果把超薄化問題解決了，能量密度可提升至400Wh/kg。當(dāng)然，電解質(zhì)膜超薄化很難，因?yàn)楸×酥箅娦竞苋菀锥搪贰?

綜合起來，從材料設(shè)計(jì)一直到材料應(yīng)用，我們?cè)诿總€(gè)層面都做了研究，這樣能夠更好的支撐實(shí)用化和商業(yè)化的固態(tài)電池開發(fā)。材料方面，我們做了組成和結(jié)構(gòu)方面的設(shè)計(jì)，開發(fā)了規(guī)?；慨a(chǎn)和質(zhì)量控制技術(shù)。在電芯層面，我們做了界面緩沖層改進(jìn)技術(shù)、界面調(diào)控技術(shù)以及電芯成型工藝開發(fā)。目前我們已經(jīng)解決了關(guān)鍵材料制備和應(yīng)用問題，無論是電極還是電解質(zhì)膜，都可以實(shí)現(xiàn)卷對(duì)卷大規(guī)模制備。全電池方面也做了初期的探索方面。當(dāng)然，全固態(tài)電池開發(fā)的難度相當(dāng)大，還需要整個(gè)業(yè)界一起努力，共同應(yīng)對(duì)。

最后做個(gè)總結(jié)，從實(shí)驗(yàn)室創(chuàng)新到商業(yè)化突圍，技術(shù)開發(fā)固然是基礎(chǔ)，但是專利布局也必須同步優(yōu)先考慮。為了實(shí)現(xiàn)產(chǎn)業(yè)化應(yīng)用，必須要有自己的核心技術(shù)，并且這個(gè)核心技術(shù)更多還是傾向于基礎(chǔ)關(guān)鍵材料，涉及材料組成、結(jié)構(gòu)、工藝、應(yīng)用等等。再繼續(xù)延伸，其實(shí)也包括了關(guān)鍵原材料，如硫化鋰。

我們要持續(xù)加大專利布局的數(shù)量，通過一篇專利就取得非常大的突破，把整個(gè)體系保護(hù)得非常完備，我個(gè)人認(rèn)為是很難的。所以一定數(shù)量的專利很有必要，并且這些專利要形成技術(shù)體系，還要做一些外延方面的研究。另外一定要注重PCT專利，因?yàn)槲覀兠鎸?duì)的是全球市場(chǎng)。在布局過程中，三種專利要同時(shí)去做，我們現(xiàn)在更多還是在布局保護(hù)性專利，趕緊把自己的核心技術(shù)保護(hù)起來，這是短期的。有一些企業(yè)已經(jīng)開始做對(duì)抗性專利布局，針對(duì)專利分析挖掘出來的風(fēng)險(xiǎn)點(diǎn)，我們?cè)趺茨軌蜃鲆恍┩黄?，這是中期的考慮。長(zhǎng)期來看，還是應(yīng)該加大基礎(chǔ)研發(fā)，做一些儲(chǔ)備性專利，這才是更核心的專利布局。

我的分享到此結(jié)束，謝謝各位。

（以上內(nèi)容來源于嘉賓現(xiàn)場(chǎng)演講速記）