在當前新能源產業蓬勃發展的大背景下,磷酸鐵鋰電池憑藉其性能優勢與高性價比,在鋰電池市場占據重要份額。然而,隨著產業的快速擴張,大量磷酸鐵鋰電池逐步進入退役期,其回收再利用成為行業關注焦點。對相關專利信息的深入剖析,能為我們揭示該領域的技術發展脈絡與未來走向。
磷酸鐵鋰電池回收再利用領域的專利申請最早可追溯至2007年。《2025-2030年全球及中國磷酸鐵鋰電池行業市場現狀調研及發展前景分析報告》指出,在2014年之前,該領域專利申請量增長緩慢。從2015年起,年申請量從10項迅速攀升,到2022年已達171項,2023年截至特定檢索時間,公開專利數量也達到了158項。這一增長趨勢與2014年前後一系列產業扶持政策的密集出台密切相關。諸如相關部門先後印發《節能與新能源汽車產業發展規劃 (2012 - 2020 年)》《關於加快新能源汽車推廣應用的指導意見》《「十三五」 國家戰略性新興產業發展規劃》《促進汽車動力電池產業發展行動方案》等政策。這些政策的持續推動,使得作為新能源產業關鍵環節的磷酸鐵鋰電池回收再利用受到廣泛關注並快速發展。可以預見,隨著新能源產業的持續進步,該領域專利申請量在未來較長時間內仍將保持增長態勢。
在全球範圍內,磷酸鐵鋰電池回收再利用領域專利申請量排名前十的申請人,其專利申請總量占該領域專利申請總量的 28.4%。其中,企業申請人占比達六成,這表明該領域的技術創新主要集中在以相關業務為主營的企業。同時,高校及科研院所申請人占比四成,且排名前三的申請人中,高校及科研院所占據 2 席。由此可見,磷酸鐵鋰電池回收再利用已實現產業化發展,且呈現出產學研深度結合的良好態勢。
國內該領域申請量排名前五的地區依次為廣東省、湖南省、北京市、江蘇省、湖北省。這些地區主要集中在中部和東部,而這些區域恰好也是我國新能源產業聚集度較高的地區。這充分說明,磷酸鐵鋰電池回收再利用的創新與發展,與各地新能源產業的布局和發達程度緊密相連。
根據技術特點,磷酸鐵鋰電池回收再利用主要分為修復再生及提取回收兩大技術路線。修復再生是對退役磷酸鐵鋰材料進行缺失元素補充、結構缺陷修復,以恢復其電化學活性;提取回收則是以金屬鹽或氧化物形式分別回收其中的鋰、鐵、磷等有價元素。在 2016 年之前,修復再生技術路線關注度相對較高。但 2016 年之後,提取回收技術路線實現反超。特別是從 2020 年起,提取回收技術的年申請量及累計申請量均遠超修復再生技術,且這一趨勢延續至今。這主要是因為修復再生技術普適性低,僅適用於剝離充分、純度高、晶體未發生嚴重不可逆相變的磷酸鐵鋰正極材料,且修復後材料電化學性能恢復度較低;而提取回收技術對原料要求低、回收產品純度及效率高,隨著退役磷酸鐵鋰電池數量及資源循環需求的急劇增長,其產業化優勢愈發顯著。
該企業在磷酸鐵鋰電池回收再利用領域起步較早,2009 年便開始提出專利申請,其中 2012 - 2016 年中斷申請,2017 年恢復申請後,前四年申請量變化不大,2020 年申請量呈井噴式增長至 22 篇,2022 年略有下降,但仍維持在較高水平,2023 年申請數據因受專利公開制度影響,參考性較弱。從專利申請地域分布來看,該企業不僅在國內積極布局,還在海外多個地區申請專利,如 36 件 PCT 專利,在印度尼西亞申請 37 件,德國和匈牙利各申請 22 件,在英國、西班牙、美國、摩洛哥、歐洲專利局等也分別有數量不等的專利申請。從重要專利情況來看,該企業重要專利集中在 2020 - 2022 年提出,同族數量最多達 9 個,最少為 3 個。總體而言,該企業在專利申請量和專利布局方面表現突出,尤其重視全球專利布局,且擁有技術認可度較高的專利技術。
某高校於 2017 年涉足該領域專利申請,2020 年申請量快速增長至 9 篇,之後維持相對穩定的年申請量。該校多位發明人在該領域專利申請量在 3 件以上。國內高校一般較少申請海外專利,因此採用專利被引用數作為衡量專利重要性的主要指標。該校於 2017 年提出並獲得授權的一項專利被引用次數高達 73 次,成為該領域重要基礎專利。該專利針對當時國內外缺乏簡單高效且能兼顧環保和經濟效益的廢舊磷酸鐵鋰電池回收技術路線這一現狀,提出了一套完整的可工業化工藝路線,實現了廢舊磷酸鐵鋰電池的綜合回收,兼顧了環保和經濟效益,工藝簡單且生產成本低,適合大規模工業化生產,其整體技術及部分分段技術成為現行退役磷酸鐵鋰電池回收再利用的基礎性技術。
通過對磷酸鐵鋰電池回收再利用領域專利申請趨勢、主要申請人、國內申請地區分布、主流技術申請趨勢及代表性申請主體等多方面的分析可知,在當前及未來一段時間內,退役磷酸鐵鋰電池回收再利用是具有重要經濟價值的研發與產業化熱點。隨著新能源產業的持續發展,退役磷酸鐵鋰電池數量將不斷增加,回收再利用的需求愈發迫切。各相關主體應把握這一機遇,積極開展相關技術研發與專利布局,以在該領域占據有利地位,推動磷酸鐵鋰電池回收再利用產業的健康、快速發展。
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