摘 要：本文梳理了锂离子电池隔膜的专利申请和技术发展情况。 关键词：锂离子电池 隔膜 专利分析
锂离子电池作为一种新型的可再生清洁能源，具有能量密度高、单位体积重量小、循环寿命长和无记忆效应等优点，是目前商用电池的主要电池类型，在便携式电子设备、电动汽车等领域中具有广泛的应用。
本文在智慧芽数据库中针对全球锂离子电池隔膜相关技术，以锂、电池、电化学、隔膜、隔离膜、隔板等关键词，以及H01M2/14、H01M50/40等分类号进行限定，并对检索结果进行筛选、统计和分析，基于以上数据从专利申请态势分析、专利技术发展等方面进行论述。本文中专利申请数量均以“项”计，同族专利申请计为一项。
1专利申请态势
图1 全球专利申请量年度分布
图1为锂离子电池隔膜1980-2020年在全球范围内专利申请量年度变化趋势，可以看出，在2000年之前，锂离子电池隔膜全球专利申请数量较少且增长缓慢，2000-2010期间，该领域经历了较为平稳的发展，2010年之后，申请量呈现了快速增长的趋势，这与新能源行业整体的发展趋势吻合。
图2为全球专利申请重要申请人分布图，可以看出，全球专利申请量占比较大的申请人，主要来自于韩国、日本和中国。株式会社LG化学是全球主要的新能源电池研发企业，其在该领域的申请量也位居全球第一位。东丽株式会社、住友化学株式会社和三星SDI株式会社作为全球主要的电池供应商和推广商，分别位列第二位、第三位和第四位。恩捷新材料和厚生新能源在该领域的申请量分别位居全球第五位和第六位。图3是中国锂离子电池隔膜专利申请
量年度分布情况，与图1相比，可以发现我国在锂离子电池隔膜领域发展较晚，但2010年之后，在国家政策、科技进步、环保要求等因素的影响下，新能源产业迅速发展，对锂电池的市场需求逐步提高，带动了锂离子电池隔膜的研究发展，我国相关专利申请量快速增长。
图2全球专利申请重要申请人分布 图3 中国专利申请量年度分布
2锂离子电池技术分析
随着技术的不断发展，现有锂离子电池隔膜制备工艺主要包括干法、湿法、静电纺丝、改性等。
2.1.1 干法工艺
干法工艺即熔融拉伸法，是将原料高温熔融后，施加应力场挤压制成前驱体薄膜，然后进行退火，并进行拉伸以得到多孔结构，包括干法单向拉伸和干法双向拉伸两种。与单向拉伸工艺相比，双向拉伸生产的隔膜在纵横两个方向上均具有较好的力学强度。
2.1.2湿法工艺
与干法工艺相比，湿法工艺制备所得到的膜的孔结构更易控制。US6153133A公开了一种制备高渗透性微孔聚烯烃膜的方法，其通过在加热的同时将聚烯烃或其组合物溶解在溶剂中来制备聚烯烃溶液，而后通过挤出和单轴拉伸制备聚烯烃膜，改善了聚烯烃微孔膜的渗透性。 2.1.3静电纺丝工艺
静电纺丝工艺是指通过高压静电场使聚合物溶液或熔体带电，在电场中进行喷射纺丝，并在接收端形成交错的纤维薄膜。利用静电纺丝技术制备得到的纤维膜，具备孔径小、孔隙率高、稳定性好等优点。中材锂膜公司专利CN103219483B公开了一种复合锂电池隔膜，其通过静电纺丝技术，将原料制成纳米/微米/纳米纤维直径分布的无纺布，经过压制等步骤制成复合纤维网，可以用为锂离子电池隔膜，孔径小，孔隙率高。
2.1.4改性工艺
为了提高锂离子电池隔膜的力学性能、机械性能和稳定性，改善孔隙率、对电解液的亲和性、成本等，目前主要通过涂覆、接枝、表面改性、共混、复合等途径来对锂离子电池隔膜进行改性。
2.2膜材质
按照生产锂离子电池隔膜的材料组成来看，主要分为有机材料、有机/无机复合材料等。其中有机材料主要包括聚烯烃、聚合物电解质、聚酰亚胺、芳纶等。
2.2.1聚烯烃
常见聚烯烃膜主要包括聚丙烯、聚乙烯单层微孔膜，以及由聚乙烯和聚丙烯复合得到的多层微孔膜。此外，高密度聚烯烃、超高分子量聚烯烃膜因其力学性能、稳定性优于普通聚烯烃而受到关注，例如JP1985242035A、CN1262026C等采用超高分子量聚乙烯制备电池隔膜，具有更高的机械强度。
2.2.2聚合物电解质
聚偏氟乙烯、聚氧化乙烯、聚丙烯腈、聚甲基丙烯酸甲酯、聚氯乙烯等为常用的聚合物电解质膜，具有良好的成膜性、化学和电化学稳定性，是公认的锂离子电池隔膜较佳材料。
2.2.3聚酰亚胺PI
聚酰亚胺因具有优异的介电性能、耐高温性能、机械性能和化学稳定性而备受关注。如比亚迪股份有限公司在聚酰亚胺膜领域申请了一系列专利CN100533816C、CN101659753B、CN101355143B、CN101393976B、CN101420018B、CN101645497B，采用耐高温材料聚酰亚胺作为原料制备隔膜，有效解决了现有技术中的隔膜耐热性能差、机械强度低等问题。
2.2.4芳纶
日本东丽公司专利CN104053714B中采用芳香族聚酰胺多孔膜作为电池隔膜具有致密的孔结构和优异的耐热性，可以防止因电池使用时析出的锂金属导致的正负极短路。
2.2.5有机/无机复合
有机/无机复合膜通常是无机粒子通过涂覆或掺杂的方式，和聚合物基体膜紧密粘结或掺杂到聚合物中一起制备复合膜。常见有TiO2、ZrO2、Al2O3和 SiO2等无机陶瓷颗粒，利用无机粒子的高比表面积、热稳定性提高隔膜的电解液润湿性能、耐高温和耐热收缩性能，从而提高锂离子电池的安全性能。
作者简介：
裴雪菲（1989-），女，专利审查员，助理研究员，主要从事专利审查。
金念（等同第一作者，1990-），女，专利审查员，助理研究员，主要从事专利审查。
赵晨（1990-），女，专利审查员，知识产权师，主要从事专利审查。
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