简版日本固态电池专利分析报告 -霓虹国的固态电池的宏观与微观

上期AIpatent公众号讲到了日本特殊陶业采用非烧结策略来设计固态电池,本期我们试着从宏观以及微观层面对日本固态电池专利现状进行分析。

本报告数据来源于智慧牙检索系统

机器翻译来自AIpatent的在线专利专用机器翻译系统 t.aipatent.com

 

一、横向分析日本固态专利全局

用关键词“固态 电池”+IPC :H01M对日本专利库进行检索,得到22652条专利,具体情况如下图所示:

我们稍微细分一下可以看出从上至下专利最多的集中在

H01M8/02 ·零部件(电极入H01M4/86-H01M4/98)〔2,2016.01〕 10833件

中,往下虽然数量在减少,但是确是越来越进入材料这个层面,相应的技术难度也越来越高,具体如下:

H01M8/10 ·固体电解质的燃料电池  8199件

H01M8/12 ··高温工作的,例如具有稳定ZrO2电解质的〔2〕 7864件

H01M4/86 ·用催化剂活化的惰性电极,例如用于燃料电池〔2〕 4099件

H01M8/04 ·辅助装置,例如用于压力控制的,用于流体循环的〔2,2016.01〕 3762件

H01M 用于直接转变化学能为电能的方法或装置,例如电池组〔2〕(一般电化学的方法或装置入C25;用于转变光或热为电能的半导体或其他固态器件入H01L,例如H01L31/00,H01L35/00,H01L37/00)〔2〕 2970件

H01M10/0562 ····固体材料〔2010.01〕 2940件

H01M8/24 ·燃料电池组合,例如燃料电池堆叠〔2,2016.01〕  2504件

H01M4/88 ··制造方法〔2〕 2426件

H01B1/06 ·主要由其他非金属物质组成的 2354件

 

二、纵向分析日本固态电池专利全局

下图不难看出,固态电池相关专利的申请高峰已经过去,现在研发已经进入深水区,申请主要集中在电解质材料以及固体材料的寻找以及组合方面。

H01M8/12 ··高温工作的,例如具有稳定ZrO2电解质的〔2〕

H01M10/0562 ····固体材料〔2010.01〕

此外,从2017年的数据来看,电极材料以及寻找更有效的其他非金属物质组合的申请仍然是各家发力之处。

 

三、企业层面分析

AIpatent上期报道了日本特殊陶业的非烧结方式开发固态电池的思路,经过调查我们发现,日本特殊陶业的固态电池相关的申请数量排名第12位。我们试着去从他们的核心研发人员的申请中,去探寻他们在材料研发中的进展。

325件专利中,我们按照年代进行排序,很快就找到了上期内容中提到的核心研发人员狮子原和竹内的名字。

顺藤摸瓜,我们发现了对他们二人提交的内容进行阅读分析。

在摘要中我们可以发现重要信息。不出意外,他们在努力的发现更适合的固体电解质材料。

固体電解質層は、ハロゲン化リチウムの水和物とハロゲン化リチウムの水酸化物との少なくとも一方である特定材料を含む。JP2018186016A

固体電解質構造体は、リチウムイオン伝導性の固体電解質を含む固体電解質基板と、固体電解質基板の表面に形成された炭酸リチウム層と、を備える。固体電解質基板の表面に表出する固体電解質の粒子のサイズは10μm以下であり、炭酸リチウム層の厚さは100nm以下である。JP2017199539A

Liを含有するガーネット型又はガーネット型類似の結晶構造を有する第1結晶相と、Li、Mg、Zr、及びOを含有する第2結晶相とを有するリチウムイオン伝導性セラミックス焼結体。好ましくは、第1結晶相がLi、La、Zr及びMgを含み、更に好ましくはCa、Sr又はBaから選択される少なくとも1種の元素を含むリチウムイオン伝導性セラミック焼結体。前記リチウムイオン伝導性セラミックス焼結体を固体電解質層11又は保護層として備えた全固体型リチウム電池10。JP2017088420A

利用AIpatent的机器翻译很容易知道其内容分别是:

固体电解质层包含作为卤化锂的水合物和卤化锂的氢氧化物中的至少一种的特定材料。JP2018186016A

固体电解质结构体具备:含有锂离子传导性的固体电解质的固体电解质基板、和在固体电解质基板的表面形成的碳酸锂层。在固体电解质基板的表面露出的固体电解质的粒子的尺寸为10 μ m以下,碳酸锂层的厚度为100nm以下。JP2017199539A

一种锂离子传导性陶瓷烧结体,其具有:具有含Li的石榴石型或石榴石型类似的晶体结构的第1结晶相、和含有Li 、Mg 、Zr和O的第2结晶相。优选的是,第1结晶相含有Li 、La 、Zr及Mg ,进一步优选含有选自Ca 、Sr或Ba中的至少1种元素。全固态型锂电池( 10 ) ,其具备上述锂离子传导性陶瓷烧结体作为固体电解质层( 11 )或保护层。JP2017088420A

 

对于上期中提到的“非烧结”这个方法,我们也进行了检索,得到下面10件结果。

其中在JP2010177383A中,我们发现这样一段话:

また、収縮抑制層に含まれるセラミックフィラーはその焼結開始温度が、グリーンシートに含まれる焼結性粉末(グリーンシートの焼成温度で焼結されるガラス粉末)のものよりも高い非焼結性粉末である。この非焼結性粉末はどのような成分からなる粉末であってもよいが、通常、焼結開始温度が1000℃以上であるセラミック粉末が好ましい。このような非焼結性粉末としては、アルミナ粉末、窒化珪素粉末、窒化硼素粉末、炭化珪素粉末及び炭化タングステン粉末等が挙げられる。収縮抑制層は、この非焼結性粉末と有機成分とを混合して収縮抑制層用スラリーを調製し、これを前記グリーンシートにおけると同様にシート状に成形して得ることができる。

AIpatent机器翻译结果为:

另外,收缩抑制层中所含的陶瓷填料是其烧结起始温度高于生片所含有的烧结性粉末(在生片的烧成温度下烧结的玻璃粉末)的陶瓷填料的非烧结性粉末。该非烧结性粉末可以是由任意成分构成的粉末,但通常优选烧结开始温度为1000 ℃以上的陶瓷粉末。作为这样的非烧结性粉末,可以举出氧化铝粉末、氮化硅粉末、氮化硼粉末、碳化硅粉末以及碳化钨粉末等。收缩抑制层可以将该非烧结性粉末和有机成分混合而制备收缩抑制层用浆料,将其与上述生片同样地成型为片状而得到。

 

后来的研发人员在研发固态电池时候灵感是否来自于这段非烧结体的描述,我们不得而知,多阅读、多参考前人的经验,则是我们对研发人员的期待。

如果您对报告内容有兴趣,欢迎联络support@aipatent.com。

 

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