2024二次电池行业分析报告.docx
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1、二次电池行业分析报告-报告概述(一)二次电池2(二)检索傩和工AMa5二全球二次电池行业专利分析6一)检索里路6(一)专利申请和公布情况7三)专利国别分布8(Q)主要国家分析9五)主要专利权人分布14A)主要利权人年申请趋势20七)中国专利主要专利权人分布22(八)技术布局分布27三锂电池行业专利分析28283855煦4446344455S67二)专利总体情况分析.(=)中国专利情况分析.四锂电池行业文献分析-)检索过程二)文献总体情况分析.五镇氢电池行业专利分析(一)tt*iS二)专利总体情况分析.三)中国专利情况分析.六钱氢电池行业文献分析-)文献总体情况分析74七锲镉电池行业专利分析82
2、-)检索过程2二)专利总体情况分析82(三)中国专利情况分析88“镣镉电池行业文献分析91-)检索过程91二)文献总体情况分析92九铅酸电池行业专利分析95-)检索过程95二)专利总体情况分析96三)中国专利情况分析102十铅酸电池行业文献分析105(一)检索过程105-报告梃述(一)二次电池概述二次电池(RCehargCabIeBattCry)又称可充电电池、次世代电池、善电池,是指在电池放电后可通过充电的方式使活性物痂激活而继续使用的电池。其原理是利用化学反应的可逆性,即当一个化学反应转化为电能之后,还可以用电能使化学体系修复,然后再利用化学反应转化为电能。这种充放电循环可达数千次到上万次
3、,故其相对干电池而言更经济实用。目前市场上主要的二次电池仃“锦镉(NiZCd)电池”、“锲氢(NiZMH)电池”、“锂离子(1.i-ion)电池”、“铅酸电池等,分按类别分为钿酸蓄电池和碱性蓄电池两种,其中银镉、银城和锂离子电池属于碱性电池.1.假第电池锲镉电池(NickeI-CadmiuniBauery,通常简称NiCd)是以气氧化锲(NiOH)及金属镉(Cd)作为电极产生电能的电池,其正极材料由氧化银粉和石墨粉组成,石黑不参加化学反应,其主要作用是增强导电性;负极材料由氧化镉粉和氧化铁粉组成,氧化铁粉的作用是使氧化镉粉有较高的扩散性,防止结块,并增加极板的容量。银镉电池是最早应用于手机、超
4、科等设备的电池种类,它具有良好的大电流放电特性、耐过充放电能力强、维护简单,可重发500次以上的充放电,经济耐用,其内部抵制力小,既内阻很小,可快速充电,又可为负载提供大电流,而且放电时电压变化很小,是种非常理想的直潦供电电池。相比其他种类的充电电池,银镉电池的优势是:可以较小重量储存一定数量的能量、充电效率很高、放电时终端电质变化不大,内阻小及对充电环境要求不高,并且可耐过充电或过放电。锲镉电池的致命的缺点是:在充放M程中如果处理不当,会出现严重的记忆效应“,使得服务寿命大大缩短。所谓,记忆效应”就是电池在充电前,电池的电砥没有被完全放尽,久而久之将会引起电池容量的降低,在电池充放电的过程中
5、(放电较为明显),会在电池极板上产生.些许的小气泡,日枳月累这些气泡减少了电池极板的面积也间接影响了电池的容量,此外,镉是有毒的,会产生出金属污染,因而银镉电池不利于生态环境的保护。众多的缺点使得银福电池已基本驻淘汰出数码设珞电池的应用范围。2 .像氢电池保翅电池(NifMH)是由保镉电池改良而来的,其以能吸收辄的金属代替镉(Cd).它比锲镉电池具有更惑的电容员、更不明显的记忆效应、以及更低的环境污染(不含有毒的镉),因此被称为是最环保的绿色电池,其高能量、长寿命、无污染的特点,成为世界各国竞相发展的而科技产品之一.锲氢电池的诞生归功于储氢合金的发现,储氢合金在一定的温度和压力条件卜可吸放大量
6、的氢,因此被形象地称为“吸气海绵”,其中有些储氢合金可以在强碱性电解脑溶液中,反第冲放电并长期稳定存在,从而提供了种新型负极材料,并在此基础上发明了银氮电池。储狙合金的主要来源是稀土,而中国的稀土资源占世界总储量的70%以上,发展银氢电池具有得天独厚的优势。因此中国银氮电池的研制与开发,受到了国家863计划的大力支持,被列为“重中之重”项目。镶氢电池NiMH电池正极板材料为N100H,负极板材料为吸氢合金,电解液通常用30%的KOH水溶液,并加入少量的NiOH,隔膜采用多孔维尼纶无纺布或尼龙无纺布等.NiMH电池有圆柱形和方形两种。现有的银氢电池的容量已高于域性电池(以体枳计),以AA电池为例
7、,银氢电池标示容量可达29(X)mA1.b而减性电池只有2100mAh,当然也远高于锲镉电池的I1.OomAh,但仍未及得上锂离子电池.锲氢电池的缺点是价格比锲镉电池耍货,性能比锂电池要差.主要用途:应用于消资性电子产品,如各种电子设备、移动电话,电动工具,电动自行车等,加星由动汽主用动力由油的碣住僻洗八3 .锂离子电池锂离子(1.i-ion)电池是采用含有锂元素的材料作为电极的电池,它是现代高性能电池的代表。它主要依靠锂离子在正极和负极之间移动来工作,习惯上,锂离子进入正极材料的过程叫嵌入,离开的过程叫脱嵌:锂离子进入负极材料的过程叫插入,离开的过程叫脱插。锂离子电池常用的正极材料多采用锂铁
8、璘酸盐,负极材料多采用石墨。锂离子电池的优点:I)电压高,单体电池的工作电压高达3.7-3.8V(磷酸铁伸的是3.2V),是馍镉电池、银氢电池的3倍:2)比能量大,目前能达到的实际比能他为555Whkg左右,即材料能达到15OmAivg以上的比容量(34倍煤镉电池,2-3倍于银氢电池):3)循环寿命长,一般均可达到500次以上,甚至100O次以上,磷酸铁锂的可以达到2000次以上:4)安全性能好,不含锚、铅、汞等对环境有污染的元素,无记忆效应:5)自放电小,室温下充满电的锂离了储存I个月后的自放电率为2%左右,大大低于保镉电池的25-30%,银箱电池的3335%:6)可快速充放电,IC充电30
9、分钟容量可以达到标称容量的80%以上:7)工作温度他围高,工作温度为-2545K随若电解液和正极的改进,期望能扩宽到-407(C:8)充、放电速度快。缺点:1)衰老:与其它充电电池不同,锂离子电池的容量会缓慢衰退,与使用次数无关,而与温度有关。2)不耐受过充:过充电时,过量鼓入的锂离子会永久固定晶格中,无法再释放,可导致电池寿命缩短。3)不耐受过放:过放电时,电极脱嵌过多锂离子,可导致品格坍塌,从而缩短寿命。4)需要多重保护机制:由于错误使用会减少寿命,甚至可能导致爆炸,所以,锂离子电池设计时增加了多种保护机制。5)回收率:大约有1%的出厂新品因种种原因需要回收。用途:锂离子电池广泛应用于消费
10、电子产品、军工产品、航空产品等。锂高子电池的新发展:聚合物锂离子电池:是在液态锂离子电池基础上发展起来的,以导电材料为正极,碳材料为负极,电解质采用固态或凝胶态有机导电膜组成,并采用铝型膜做外包装的最新代可充锂离了电池。由于性能的更加稳定,因此它也被视为液态锂岗子电池的更新换代产品。目前很多企业都在开发这种新型电池。动力锂离了电池:严格来说,动力锂离了电池是指容员在3H以上的律离子电池,目前则泛指能够通过放电给设备、器械、模型、车辆等驱动的锂离子电池,由于使用对您的不同,电池的容量可能达不到单位AH的级别动力银离子电池分高容量和高功率两种类型。高容量电池可用于电动工具、自行车、滑板车、矿灯、医
11、疗器械等:而功率电池主要用石混合动力汽车及其它需要大电流充放电的场合。根据内部材料的不同,动力锂离子电池相应M1.分为液态动力锂离子由油和密合物理点子动力由池两种.绣软为动力俚项子由油.4 .忸酸电池铅酸电池(1.cad-addbat1.cry)是电极主要由铅及其轨化物制成,电解液是碗酸溶液的种蓄电池。荷电状态下,正极主要成分为二氧化铅,负极主要成分为铅;放电状态下,正负极的主要成分均为硫酸铅。法国人普兰特(GPIan1.C)于1859年发明铅酸蓄电池,已经历了近150年的发展历程,铅酸蓄电池在理论研充方面,在产品种类及品种、产品电气性能等方面都得到了长足的进步,不论是在交通、通信、电力、军事
12、还是在航海、肮空各个经济领域,铅酸蓄电池都起到r不可缺少的重要作用。常用的铅酸常电池主要分为三类,分别为普通蓄电池、干荷蓄电池和免维护蓄电池三种.铅酸电池有2.4伏,4伏,6伏,8伏,12伏,24伏系列,容量从200亳安时到3000安时。其中阀控式密封铅酸都电池(VR1.A)电池是STAGM(吸液玻璃纤维板)技术和钙栅板的可充电电池,具有优越的大电流放电特性和超长的使用寿命。它在使用中不需加水。VR1.A电池用途广泛,可用在电动工具,应急灯,UPS,电动轮椅,计算机和通讯设备等方面。铅酸电池主要用途:D作为电信太阳能系统、电子开关系统、通讯设备(包括基站、PBX、CATV、W1.1.、ONU、
13、STB、无绳电话等)的备用电源:2)不间断电源UPS、ECR电脑后备系统等的后备电源:3)应急灯、火警盗警、防火闸等紧急设备的备用电源:4)作为通讯设备(如收发器)、电力控制机车(如采集车、自动运输车、电动轮椅、清沽机器人、电动车等)、机械工具启动器(剪草机、无绳电钻、电动起子、电动雪微等)、工业设备/仪冠、摄像微材(闪光灯、VTR/VCR,电影灯等)、其它便携式设备等等的主电源.(二)检索方法和工具概述1 .专利分析专利分析是指对有关的专利文献进行筛选、统计、分析,使之转化成可利用信息。专利分析首先要进行专利检索,检索入口可以是某一技术主题(关键词或分类号)、专利申请(专利权)人(国家、公司
14、、个人)、专利申请(公开)时间、专利地域或组合检索,形成对某一技术、重要国家、重要公司、某一自然人、主要竟争时手在一定时间和地理范围内的专利状况研究。所用的专利分析工具包括:,(ce1.1.),storagebattcry(ccH),rechargeab1.ee1.ectrochemica1.battey(ce1.1.).SeCOndarye1.ectrochemica1.battcry(cc1.1.).1.ithiumbatter(cc1.1.),1.ithiumionbattcry(cc1.1.).nicke1.hydrogenbattery(ce1.1.),meta1.hydrideba
15、nery(ce1.1.),nicke1.hydrogenatedbattery(ce1.1.),nicke1.-neta1.hydridebatterj(ce1.1.).nicke1.hydridebattery(ce1.1.),Ni-MHbattery(ce1.1.),MH-Nibattery(ce1.1.),Ni-Hbattery(ce1.1.),Ni-Cdbattery(ce1.1.),nicke1.cadniunbattcry(cc1.1.).1.eadacidbattery(cc1.1.)21PC分类号:HOIM3.按照关键词结合IPC分类号,在题目、文摘、权利要求字段检索有关二次电
16、池的专利文献,共检索到4万余篇相关专利。(一)专利申请和公布情况专利中年份图120年全球申请总量趋势二次电池专利在1985年前申请员处于个较低的水平,表现为技术的原始积累状态;之后呈现上扬态势,在90年代初有所回落,1993年到2000年申请量激增,技术进入高速发展期,2001年到2005年申请址基本持平,20。5年后申造量再次激增,并且增幅远远大于之前,说明二次电池技术进入了发展的成熟期。2008年以后上图显示专利申请量急速回落,这并不是表明专利的实际申请量的大幅回落,而是由于专利的申请到公布有时间延迟的缘故,例如,中国和日本专利实行的是早期公开制度,专利申请于申请日(优先权日)起18个月后
17、公开,目前大多数国家实行的是专利早期公开制度,导致专利公布时间的滞后。H/挈君君君潦产耕号到公益年对比专利申请年趋势图,两拧的趋势线大概重合,发现在二次电池专利的整体领域中,专利的授权公布一般比中清有23年的延后。(三)专利国别分布日本奥国M中国找洲专利组线“H国”国际专利组织witsUa潭u他图3专利国别分布图国家专利数量日本15735美国5958中国5946欧洲专利组织2831韩国2255国际专利组织2204镌国2113台湾823其他3574表I专利国剧分布猫从专利的国家分布上看,日本专利的保有量最高,其次是美国和中国专利,二者的数量比较接近,国际专利组织和欧洲专利组织以及韩国的专利量都在
18、200()件以上。可见二次电池的专利主要集中在日本、美国和中国.(四)主要国家分析图4主襄国家年申请趋势申请年穰国国际专利组织韩国美国欧洲专利蛆织日本台湾中国总计197711197847111979413111919802011323571198119965791198220I1.45590198314I1.3588619841()I1.65279198518116887I131198636424116136I2361987497134362195351198852108636930255091989601845559362656419907617671IO1.1989478199154161
19、1689818126436199240119595519536378199354181261S1.30361555019945622161317942212247621995773583125884521340913199673387615874542124610191997734094189796282667119619981156649187144834368115121999956374182138832361301550200014164105211167106253148195121.91621023691311125431272050229962116391130106430151
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