リチウムイオン電池の正極材料は、サイクル寿命、安全性などが重要な影響を最も重要な材料、リチウムイオン電池のエネルギー密度を持っています。1990年ソニー株式会社は、層状コバルト酸リチウムを使用して、市販のリチウムイオン電池の正極材料を達成その後、層状ニッケル酸リチウム、マンガン酸リチウム、リチウムニッケルコバルトマンガン酸化物（即ち、三元材料）、スピネル型マンガン酸リチウムと、オリビン型リン酸鉄リチウムは、リチウムイオン電池は、一般的に使用される陰極材料となっている1999年LIUに2：1,6：2：2,5：2：NCMは第7の異なる成分の三重層状物質の比率として提案された3、2001年OHZUKU牧村は最初に提案及び物質Ni量：コバルト：マンガン三元材料の一つの比「すなわちリチウム（NI1 / 3Co1 / 3Mn1 / 3）O2」材料は広く、さらに三元材料は、アルミニウム、ニッケル - コバルト三元材料、多価層状材料を含みます。
パナソニック（NCA）バッテリシステムによって製造されたリチウムニッケルコバルトアルミニウムのUSテスラ成功した使用で説明したように、高いエネルギー密度に起因する三元材料は、燃費、ウェル新エネルギー自動車に適用し、純粋な電気自動車を実現することができます世界の新エネルギー車の急速な発展とともに、近年では、三元材料の市場シェアは徐々に増加します。
そのため、特許出願状況三元材料、新エネルギー車の中国にだけでなく、持続的な発展戦略を理解することは非常に重要である。のために、ダーウェント世界特許インデックスデータベース（DWPI）と中国特許抄録データベース（CNABS）に基づいて、フィールドでの国内および外国特許の状況が検索、統計、および特許申請者のフィールドのレイアウトは、フィールドでの中国の特許出願人の特許ポートフォリオのための参照を提供するために重要である分析します。
1つの特許出願動向
本明細書で使用する場合、国家知識産権局特許検索サービスシステムは、期限が総量は、アプリケーションのための出願人の出願に含まれるのと同じパテントファミリーの「ピース」統計単位に適用する量2016年3月18日、ある検索しますインチ
ポリアニオン、層状物質、スピネル型、複合型、および他のタイプへのリチウムイオン電池正極材料、そのような層状材料は、層状コバルト酸リチウム（LCO）、層状マンガンに分割される5つのタイプ、などリチウム（LMO）、グローバル特許出願における層状リチウムニッケル（LNO）、三元系材料（NCM）および他のタイプ（図1）は、正極材料の技術に関連する特許出願10005は、請求、3425はに関し層状カソード材料、34％を占め、技術層状カソード材料のこのブランチでは、三元は、LCO、LNO、及び比LMOアプリケーションは、39％の三元、LCO18％でLNO14％、LMO10％を占め、正極の層状材料の残りの割合は19％であった。正極材料の様々なタイプのほとんどの用途において、層状カソード材料用途、三元材料は、世界的に、このような観点を層状物質の大部分を占有トリましたリチウムイオン電池の正極材料の材料が重要な役割を果たしています。
図2は、年をともなう陰極材料の世界的な特許出願の傾向を示しており、図3は、層状材料における三成分材料の年数による特許出願の傾向を示している。数はわずかに減少した。正極材料特許出願の層構造は、1983-1990年にアプリケーションの数が着実に増加し、次に最初の急速な成長期間を導くリチウムイオン電池陰極材料の早期商業化である（1991-1997）、2008年までは成長の激しさを維持しています。ポリアニオン性カソード材料（リン酸鉄リチウムなど）の高い比放電容量と良好なサイクリング性能により、携帯電子機器2005年以降、アプリケーションの量は急速に増加し始め、2008年には層状のカソード材料を超え始めました。層状のカソード材料（三元材料など）の放電容量が高いため、したがって、世界の新エネルギー車の急速な発展に伴い、次の5年（2009〜2013年）には、三元材料の特許出願の傾向は、1990年から1999年の開始が遅く、2000年から2009年にかけて安定した伸びを示し、特許出願の規模が変動したそうではなく、2009〜2013年にかけて、アプリケーションの量は急速な開発段階に入るために飛躍しています。
図4に示すように、世界の三元材料の開発動向と比較して、国内特許出願は比較的遅く始まり、1996年まで関連特許出願は出現せず、1996年から2008年にかけて開発が比較的遅かった。傾向と比較して、開発は遅れている。
2009 - 2013年の間に、リン酸鉄リチウムのエネルギー密度のためには、電気自動車の成長発展のニーズを満たすことができなかった、グローバル市場の影響を受けて三元の材料は、国内の特許出願三元材料は、同時に急速な発展の段階に急上昇しました。 2009た - 2013年の間、国内のアプリケーションの大幅な増加に比べ、中国での外国出願の量は、外国人志願者に関連することのできる、発生しなかった、実質的に増加し、三元材料に関するセキュリティ上の問題に効果的な突破口をされていませんそのため、特許の新しいコア基盤が表示されない、中国の対応するレイアウトは、まだ完全には2013年以来。展開されていない、特許の一部の後、統計の数がわずかに減少して開示されていません。
さらに三元材料の異なるタイプの特許出願を理解するために、図5は、ニッケル - コバルト - マンガン、ニッケル - コバルト - アルミニウム、特許出願および三元材料の他のタイプのつ以上の元の傾向を示す。明らかなように、研究の焦点は依然として三元材料でありますリチウムニッケルコバルトマンガン（NCM）材料に焦点を当てて、塗布量は、三元正極材料の他のタイプよりもはるかにあり、2009年に用途が急速に成長した後。電気自動車産業の発展のための需要、ニッケルおよびコバルトなどまた、近年のアプリケーションでは改善されているが、変化の大きさがまだ小さいアプリケーションであるテスラのアルミニウム（NCA）三元材料の応用。
調製2の効力分析方法および技術
三元系材料の合成主に共沈法、固相法、ゾル - ゲルなど法、噴霧熱分解法は、まず主にニッケルコバルトマンガン水酸化物または炭酸塩前駆前駆体沈殿物を合成し、そしてリチウム塩と混合し、高温固相焼成法、最終合成生成物は、現在大量生産に好適である、固相法、固相法は、一般に600℃より高い温度を意味する固相と低温固相法に分割] Cは固体で。相反応、低温固相方法は、固相化合物との化学反応または室温付近の条件を指す;ゾル - ゲル法、高温固相法に比べて、低い反応温度を有する、反応物を混合し、等、噴霧熱分解法、テンプレート、液相法、ソルボサーマル静電紡糸法の新しいタイプは、多くの大規模生産、主に小規模調製室がありません。
図6は、異なるグローバル三成分材料の調製方法の分布図であり、それは見ることができ、三元系材料の現在の製造は依然として等共沈法、固相法、液相法、噴霧熱分解法、特許出願に焦点を当てています510、235、134および60の量で、ゾル - ゲル法は、特定のアプリケーション、特許、53のアプリケーション、およびこれらの方法によって調製三元材料を有し、依然として主に三元材料NCMを入力されています上記5つの方法に加えて、製造工程を簡略化、三元系材料の性能を向上させるために、このようなテンプレート法、静電紡糸法、マイクロ波方式等の新しい方法に関連特許出願の少数がありました。
現在、三元材料の主な問題は以下の側面である。
①サイクル性能が高くない：主にNi含有量の増加により、充放電過程が多くの相変化で生じた。
②ガスの生産はより重大で安全ではない。主に三元材料表面の存在によりLiOHとLi2CO3は電解液と反応してガスを生成する。
③コバルト資源の欠乏、高価格、リチウムマンガン酸化物とリン酸リチウム、三元材料、高コストのために。
上記の態様に加えて、さらに第一充放電レート能力を含む、より高い性能が存在しない、上記課題を解決するための主要な手段は、表面コーティングの原子をドーピング活性物質の他の種類と混合し、改善されたことの調製方法、この論文の焦点を意味します原子、ドープされた被覆されたには、以下の特許出願における技術の三種類の複合/混合は、特許製図ので、サイクル特性、初回充放電率能力及び性能の電気化学的性能は、通常、一緒に起こる。三元材料を改変しました我々は、三元材料のサイクル性能、レート性能、および総称して電気化学性能統計の増加と呼ばれる第1充放電性能を改善する。
それは、現在のR＆D三元材料で、その主な焦点は、三元系材料の電気化学的特性を改善することであることを示唆し、絶対的な優位を占めている特許出願の電気化学的特性を改善するのに各エフェクトに、図7から分かるようにその高いエネルギー密度のために知られ、様々な企業と研究機関がバッテリ電源に専用それによって、その電気化学的特性を改善するための様々な手段を変更する、リン酸鉄リチウム正極材料を交換するために、正極材料に適用される本特許でありますアプリケーションフォーカス。
セーフティクリティカルパワーバッテリー、および安全性の三元の材料のための特許出願が低いため、技術革新の安全性を向上させるのに有効であることが見出されていなかった、コスト削減と下の面で特許出願一方による収入の問題に、リサイクルの分野に積極的に企業を投資していない、一方で、リサイクルの側面に関与する重要な技術が効果的に壊れていない、アプリケーション・プロセスは、修正の手段の面でも少ない簡素化します。 、ドーピングおよび三元材料特許出願における改変された方法のコーティングは、絶対的な主流の位置を占め、異なる種類のカソード材料化合物または混合物が機能補完を達成するためにも一定量の用途を有する。
表1は、年齢による三元材料の改変の傾向を示しており、改変された各技術において、年齢の増加と共に特許出願の数も増加し、時間の経過とともに注目すべきは、2009年から2015年までの7年間で、三成分材料の電気化学的性能の向上は、明らかに増加した。なぜなら、世界各地の政府電源電池の研究開発の広い範囲に関与新エネルギー車、多くの企業や研究機関を促進するために、より多くの走行距離の需要を満たすために、三元材料は、その高エネルギー密度の目立ちます。
急速な成長とは対照的に、電気化学的性能を改善することで、コストの三元材料R＆Dの緩やかな増加と三元材料を減らすのにアプリケーションの安全性が大幅にも、電池の安全性は非常に重要であるが増加これは、三元材料の安全性とコストが効果的に解決されていないことを完全に示しています。したがって、三成分材料の将来の使用において、安全性は将来の研究開発のボトルネックと焦点になります。
3三元材料技術特許申請者分析
表2三元材料の重要なグローバルと国内のランキング申請やアプリケーションが、それは日本が5席とトヨタのアプリケーションを占めてい7そのうち外国人志願者のためのアプリケーションでは、申請者のトップ10グローバルな三元材料を見ることができます関連する電気自動車でトヨタの投資である、第一位、韓国がそれぞれ、2つの議席を占め、LGとサムスンは国内の応募川SUKE傑は23で4位、及びであることを言及する価値があります。国内の出願人は、BYDは、国の第2申請者をランク付けし、国内のリチウム電池の会社で1位にランク、塗布量は、関連したリン酸鉄リチウム電池の現在の主な用途あまりありませんが、BYDはすぐに三元材料に入れます三元材料の生産と応用が徐々に国内の重要な応募者を増加することが予想され、三元材料の大学機関江南大学、中南大学はまた、特定のアプリケーションを持っている。全体的に、国内の三元材料飛散アプリケーション、業界の濃度が悪く、特に全体的な研究の雰囲気が強くない少数のに関与し、国内リチウム企業で、十分な発展を得ることはありません、国内の出願人は、注目を集める必要があります。
図8は、2014年後の特許出願の一環としてフィギュア、日本と韓国から見ることができ、まだ発表され、そのため、アプリケーションの量を減少させない。トップ10の応募グローバルアプリケーション三元材料プロファイルのアプリケーションの年でありますトヨタ、サムスン、清美のような企業は、三洋電機は、早ければ2000年に関連する研究開発は三元材料になります年として、サムスンは特許出願に関連する三元材料に持っていた、早ければ1997年のように、早期に開始し、年など前方に、アプリケーショントヨタ、LG、サムスン、ASAHI朝日金属は、着実にR＆D構造の合理的な配分を増加しました。
具体的には、LGは、三元材料は、ネットワークのレイアウト上にあることを示し、8に大規模な三元材料2005の特許出願、毎年3から登場し、トヨタ2005-- 2008年三登場しましたウィンドウ期間の材料は、しかし2009年以降、それは特に12までの2014年に三元材料の特許出願件数に関しては、三元材料にR＆Dと生産の努力を増加させ、清美、三洋電機が大幅に増加しませんでしたトレンド;三菱はかつて特許ポートフォリオ三元材料の方向を中断され、それはまた、ある程度の不一致が発生した場合に、日本と韓国の申請における三元材料の重要性を反映して、三元材料の開発の見通しは、いくつかの課題があります。そして戦略的なレイアウトは、個々の企業に関連し得ます。
日本と韓国の企業に比べて、国内企業は、BYDの特許出願三元材料について持っている、kotie、江南大学は、ほぼ後に日本と韓国企業より開始し、2002年に2010年以降の特許三元の材料に表示されるようになりました10年には、それゆえ、国内企業は、三元材料の中核特許を習得していない、と日本と韓国企業、3M社及びその他の重要な外国人の志願ので、コア特許、国内の三元材料の特許出願中の申請を把握すると同時に、早期のレイアウト三元材料で国内申請競争力が得られたクラスのもののための基本的周辺アプリケーション、および特許出願は、強力ではありません。
しかし、三元材料の高エネルギー密度に、外国人、私たちは、将来のアプリケーションは、より多くの新エネルギー車になることを信じて、安全性、コストおよび他の三元材料のビューの上記の分析点に基づいて開発のための大きなスペースがあります申請者のレイアウトは完璧ではない、国内の出願人は、これらの分野での研究への投資を増やす場合は、できるだけ早くコア特許を習得、三元材料のキャッチアップを達成することができるようになります。
4三材料技術開発パス解析
9出願の三元材料技術ロードマップ（優先日）は時間軸、一次生産方法におけるディスプレイ技術ロードマップの三元材料、最も早い日本三元材料を変更する手段でありますセル三元材料NiCoAl株式会社1997共沈法により調製した9月9日に出願した後、中部日本の電気産業1999は、ドープされた陽イオンの共沈NiCoMnの11月5日の準備を提出しました三元材料。
そのよう米国IIionTechnology 2001とNiCoMn特許調製三元材料で2000年9月14日固体優先日までに申請は、三元材料は、次いで、固相方法を拡張する共沈法から調製されますドーピング原子は急速に発展し、変性三元材料の重要な手段となった後、例えば2000年12月11日出願されたドーピングのような特許出願、F原子の三元材料をドーピング原子始めました。
2005年11月15日、当社は、その特許ファミリー2001年4月27日に承認さNiCoMn三元材料、米国特許US6964828B2にCN100403585C、Niを主定義コンテンツNiCoMnを3Mの革新、優先日を取得しました大幅コア特許の基礎三元材料を形成する、三元材料の性能を向上させること、それが三元材料における中国のリチウム電池産業の発展を制限しています。
続いて、例えば噴霧乾燥、ゾルなどの新しい合成法の出現 - ゲル法、改変態様のためのさらなる電気化学的性能を向上させるため、安全性三元材料、等が、特許出願第三成分材料も徐々に増加しましたサムスンSDIアプリケーションの優先日が5月13日にNiCoMn三元材料2002コーティングされたリン酸アルミニウムであるように、大幅に容量、サイクル寿命及び熱的安定性を向上させる、コーティング修飾は、三元材料を開いカチオンおよびアニオンがドープされた三元材料の変形のためにも重要な手段;新しいアイデアは、その後、アルミナ等の金属酸化物は、例えばフッ化アルミニウムコーティング等の金属フッ化物は、三元材料の一般的な手段となっている2007が開示されています韓国特許出願KR1020070049810A、即ち三元材料のコア - シェル構造の異なるレベルで、傾斜材料の製造を開示している。一般的には、2002から2014年の方法三元材料から多価物質が絶えずありますイノベーション、ゾル - ゲル法、液相、磁界信号生成方法、マイクロ波法、水熱法、鋳型法、高圧合成法、静電紡糸法、三元材料および複数新たなレベルへの材料の調製。
一方、ポリオールの形態における三元材料及び複合材料はまた、材料の能力を向上させるためにシリコン元素、炭素複合体、コア - シェルコンポジット等、及び多価三元材料をドープし、フッ素がドープされた、2002年以来、多様化して一定期間におけるレート性能、サイクル性能、安全性能が極めて重要な役割を果たしてきました。加えて、構造的安定性と安全性能の三元の材料と、複数の材料は、その大量生産を制限する主な要因であるが、技術的な問題を解決するために継続的な努力の私達の将来の方向。
5三元材料のコア特許分析
三元物質の分析のために、前述のシステムは自宅で、近年で見つけることができた後、海外R＆D投資のための三元材料は急速な成長期にある。その理由は、電気自動車産業の急速な発展によるもので、バッテリ容量の性能が提案されていますより高い要件、リン酸鉄リチウムは、サイクル安定性、コスト、容量及びエネルギー密度に大きな利点を有するが、リン酸鉄リチウムに比べて、そのさらなる発展を制限しているが、この点ではるかに優れた三元材料チップがあるので、より多くの国内および外国企業は、R＆D、三元材料を回っている。上記の分析によって、現在のR＆Dは、依然として国内の3元ようにニッケル - コバルト - アルミニウム（NCA）に続いて、ニッケルコバルトマンガン（NCM）に集中しています材料後半開始、および外国の技術はまだ小さなギャップではありません。同時に、問題を検討することも重要である知的財産権への障壁を避ける。上記三材料技術ロードマップは、基本的な特許技術三元材料はまだ開催されていることを示しを通じて外国人の志願者の手の中に。その中で、国際的なトップの電池材料事業、基礎研究と開発の腕前として米国3M社の革新。以下に関連する三元材料詳細コア特許。
（1）3M社特許特許三元材料のコアは、実質的に表3に、この特許は、系統的カソード組成物とした後に繰り返される高い初期電池容量および充放電サイクルを有するこれらの組成物を含むリチウムイオン電池を記載しています良好な容量維持率は、また、カソード組成物は、それによって、特に初めて組成一般式Li（NiyCo1-2yMny）O2を有する電池の安全性を向上させる、不適切な使用の高温で大量の熱を生成しませんこれは0.083の< y< 0.5.
このアプリケーションは、PCT出願（WO02 / 089234A1）で、米国、日本、韓国、中国、ヨーロッパ、オーストラリア、オーストリア、26家族の合計を申請し、中国で特許を取得し、日本、米国、欧州およびその他の国では、入力されました。
2012年に3Mとユミコアは、戦略的協力合意に達し3Mは正極材料の生産を終了し、ユミコアに顧客をお勧めしますが、3Mとユミコアは、相互に特許ライセンスと技術協力を優先させて頂きます。また、 LG含む電池triplicating傾向は、SKリチウム国際企業が生産レイアウトを増加させる、手コア3M特許からライセンスを取得し始めている3元正極材料、表4に示す通りであり、CN100403585C、 US7078128B2、US6964828B2、US8241791B2およびUS8685565B2互いに特許ファミリー。
3M社の生産に関与していない正極材料が、企業の発展を達成するための技術開発とライセンスビジネスモデルに依存している。国内市場のために、知的財産権の後半開始のためには、私たちはより良い知的財産権保護の仕組みを確立することをまだ持っていますが可能性は、非常に低い。しかし、上記ライセンス情報解析、企業間の特許ライセンスは、特許紛争は、特許ライセンスを取るために国内企業に関わらず、従って、より正規になるであろうがあるので、短期的には3Mような企業または、迂回路を取って、特許のレイアウトを加速させることは、持続可能な発展のために必要な保証です。
（2）2001年のアルゴンヌ国立研究所（ArgonneNationalLaboratory、ANL）ANL三元材料のコア特許を、するために適用され、三元材料の特許US6680143B2及びUS6677082B2の2004年に認可を受けた。US6677082B2は、第1リチウム豊富なxLiMO2の概念を提案・（1 -x）Li 2 M'O 3（0 BASFジャパン戸田工業商業開発は、上述した特許ANLによって得られたリチウムマンガン系正極材料を富みます。
（3）3元2016年12月21日のBASFとユミコアとの特許紛争は、国際貿易委員会（ITC）は、最終決定を下した判決を下しているドイツのBASFとアルゴンヌ国立研究所および特許US6677082B2のベルギーのユミコア（ユミコア）違反US6680143B2上記の導入として、数十社によって認可3Mは、ユミコアが非常によく、現在、世界有数のリチウム正極材料であり、動作条件、ユミコア、BASFは常に直接の競争相手と考えています。
訴訟が成功した場合は、BASFとして高い評価を獲得しただけではなく、補償の膨大な量は、侵害の主な理由である。ユミコアは、三元物質を生成コア特許紛争は、このように三元材料ANLを侵害、二相構造ではなく、単一相を有しますリチウムが豊富な三元材料のリチウムが豊富な三元材料の微細構造は非常に複雑であるというよりも、三元材料の微細構造の記述。ユミコアの生産主NMC333、NMC532とNMC622、美しいものの明確な結論は、ありませんITCセクション単相構造ことを証明するためにXRD及びHRTEM画像関連材料を提供するが、ANLのITC。ITC最終判決ユミコア特許侵害によって採用されていません。
しかし、三元材料の実用化の主な産業は、三元材料の化学量論は、リチウムが豊富な三元材料は、業界で多くのスペースを占有しないままです。正極材料は、鍵素材衝撃性能リチウムイオン電池で、陰極材料の特許紛争は、この文脈では、国内企業が積極的に知的財産権の保護とカソード材料の開発に注意を払う必要があり、より多くなります。
6おわりに
上記の分析に基づいて全体的に、三元材料の申請者の相対的な不足のため、国内投資は、業界の濃度が低い場合、外国出願に比べてコアのリーダーシップの欠如は、またかなりのギャップがあり、この論文の著者特許角度は以下の推奨事項を参照して説明します。
（1）、セキュリティ問題への三元材料を注意を払って、以前のテスラの電気自動車自然燃焼から爆発のサムスンの携帯電話注7最近頻発にコア競争力を高めるため、リチウム電池の安全性能、上記のイベントに関連性が高い、より多くなっています注目の増加数は、セキュリティの三元の材料のための多くの特許出願は、特に外国人志願者は、完全なシステムを形成していないセキュリティ特許ポートフォリオ三元材料の周りに焦点を当て、そこにはありませんが、上記の分析から見ることができます、開発のための大きな部屋には、国内の出願人は、重要な研究方向として三元材料のセキュリティ。セキュリティ問題を解決するための三元の材料は、コーティング修正、イオンドーピングや他の技術的手段に焦点を当てることができます。私たちは三元できるかどうか材料の安全性を効果的に突破することで、三元材料の中核となる競争力が大幅に向上します。
（2）現場力のギャップを、そしていくつかの客観的要因による追い越しコーナーを達成、私たちの国は、日本、韓国、その他のリチウム電源と比較して、特許出願数でキャッチアップの傾向を示したが、競争はまだコア技術であるが、不利な立場に、主に外国人の巨人は、上記状況に鑑みを制御するリチウム電池の特許のコア基材が、一方では国内企業は、罰金の一部では、R＆D投資を強化していき自社のコア競争力を強化するだけでなく、他の方法を探すために、外国のカウンターパートとあまり関心すべきですサブエリアのレイアウト。現在、新エネルギー車市場が急速に成長して、国内でも国外では、パワーバッテリーのリサイクルの現実に直面している、特に、コバルトの希少資源を三元材料をリサイクルすることで、コストを削減することができます上記の分析からも見ることができます、三元材料が伴うコストは非常に少数の特許出願されている削減、そして現在は特に電池のリサイクル事業は、国内企業のために、そのため、主要な開発の道にテストするだけでなく、「達成することができ、両方のほとんど相関技術が不足していないですコーナーの追い抜きはまれな機会です。
（3）知的財産権の保護に焦点を、特許出願は三元材料に向けられている重要な国内江蘇Kejie三元材料を見つけることができる品質分析特許出願申請、ほとんどの方法適用範囲が狭いタイプの請求、特許権を強化します難しい、と基本的に国内のアプリケーションに最適です。この点で、国内の出願者が積極的に特許製図、特許ポートフォリオと国際市場のヒットの将来の発展のために積極的に、特に海外の特許レイアウトのレベルを向上させるために、自分自身の特許チームを設置するもの良い基盤。
