摘要：新能源汽车与低空经济的快速发展带动电池领域技术革新，固态电池具备卓越的能量密度和高度安全性等特性，在电池技术领域中展现出显著的优势，成为下一代电池主流技术方案。以固态电池为研究基础，对固态电池的专利态势进行分析，研究当前全球固态电池领域的创新情况以及全球竞争格局，并提出相关建议。

关键词：低空经济，固态电池，专利态势

0 引言

随着我国持续加大对汽车产业绿色低碳转型的支持力度，新能源汽车已经成为我国汽车工业的关键力量。近年来，海外市场对我国新能源汽车的需求呈现显著增长趋势，2023年我国外贸“新三样”（新能源汽车、锂电池、太阳能电池）产品合计出口量达1.06万亿元，突破万亿大关^[1]。随着新能源汽车市场的迅速扩张，对于电池的技术需求也日益提升，特别是对于高能量密度、高安全性和长寿命的电池，而传统锂离子电池已难以满足这些高标准要求。固态电池作为一种新兴电池技术，具备卓越的能量密度和高度安全性等特性，成为下一代电池主流技术方案。

与此同时，随着低空经济的高速发展，我国各地政府积极布局，相继出台一系列产业支持政策。无人机、电动垂直起降飞行器（electric Vertical Take-off and Landing，eVTOL）等低空飞行器作为低空经济的重要组成部分，带动了电池技术的革新。在快速发展的eVTOL领域，固态电池与eVTOL技术的结合，有望推动这一新兴领域的快速发展。低空经济的迅速崛起，直接加速了固态电池的产业化进程。

本文以固态电池为研究基础，以专利分析的视角研究固态电池的创新情况以及全球竞争格局，并提出相关建议。

1 固态电池概述

固态电池是一种使用固态电解质取代传统锂离子电池中的电解液和隔膜的新型电池，缩减了电池包质量和体积，具有不易起火燃烧、锂枝晶难以穿透电解质膜的特点，在根本上提升了电池两大核心性能———能量密度和安全性，被认为是最具前景的新一代锂电池^[2]。

随着新能源汽车与低空经济的快速发展，全球各地均加快研发布局固态电池，推出相关政策，明确固态电池发展目标。日本提出强化下一代电池技术开发，通过绿色创新基金等，加快以全固态电池为主的下一代电池和材料（包括材料评估技术）及回收技术的开发，力争在2030年左右实现全固态电池的全面商用^[3]。美国提出到2030年实现包括固态电池和锂金属电池在内的前沿电池规模化量产，能量密度达到500Wh/kg^[4]。韩国主要围绕新一代电池制造技术以及实现全固态电池、锂硫电池、锂金属电池的商用化进行规划^[3]。

我国高度重视固态电池产业发展，出台一系列相关政策。2023年，《推动能源电子产业发展的指导意见》指出，加强新型储能电池产业化技术攻关，加快研发固态电池，加强固态电池标准体系研究^[5]。2024年，《通用航空装备创新应用实施方案（2024—2030年）》提出，加快布局新能源通用航空动力技术和装备，推动400Wh/kg级航空锂电池产品投入量产，实现500Wh/kg级航空锂电池产品应用验证^[6]。

2 固态电池专利态势分析

2.1 我国申请人创新活动积极，是固态电池领域主要技术来源国

2015—2024年9月，全球固态电池共计申请专利13464件，合并同族8445项，图1示出了固态电池全球申请人以及我国申请人的专利申请趋势。从全球申请趋势来看，随着固态电池关注度的不断上升，固态电池的专利申请量加速上涨，2022年全球固态电池专利申请量约1600项。由于专利申请的公开流程存在时间延迟，近两年统计的专利数量可能未能全面反映实际的专利申请情况，但可以预见的是，低空经济以及新能源汽车产业的快速发展，仍会推动固态电池的专利申请量持续增长。

我国固态电池共计申请专利8717件，合并同族6461项。如图1所示，我国申请人对于固态电池领域创新活动积极，近年来专利申请量保持快速增长的态势，目前我国已经成为全球固态电池领域主要技术来源国。以2023年为例，我国当年专利申请量已经占到全球专利申请量的88%，可见我国申请人高度重视固态电池的技术创新。

从专利申请人来看，全球专利申请人前十位的专利申请量占到全部专利申请量的20%，专利集中度低，这些专利申请人主要分布在中国、日本和韩国，涵盖了整车企业、电池企业、科研机构等。其中，日本丰田汽车公司（简称“丰田汽车”）、韩国现代汽车集团（简称“现代集团”）等传统汽车企业在申请量上占据一定优势。丰田汽车开展固态电池研究较早，不仅申请的专利数量多，在产品方面也取得一系列研究成果，并于2010年研发推出了硫化物固态电池。据报道，丰田汽车的下一代固态电池已经获得日本政府方面的认证，并将于2026年进行生产^[7]。蜂巢能源科技股份有限公司（简称“蜂巢能源”）作为我国锂离子动力电池系统及储能电池系统供应商，也具有很好的专利储备，在固态电池的研发上取得一系列进展，先后推出了第一代和第二代果冻半固态电池。此外，韩国现代集团、LG新能源、起亚自动车、三星SDI株式会社等，以及我国中国科学院物理研究所、哈尔滨工业大学、北京卫蓝新能源科技股份有限公司（简称“卫蓝新能源”）等在固态电池领域也具有较多的专利储备。

2.2 我国是固态电池领域主要目标市场国

从专利布局来看，我国目前已成为全球范围内主要目标市场国，固态电池领域的权利人都希望通过在我国申请专利，保护自身的发明创意，进而在市场上获得商业利益（见图2）。一方面，我国高度重视固态电池产业的发展，国内申请人投入大量人力、物力开展固态电池的研究；另一方面，我国是全球主要锂电池生产国和使用国，在锂电池领域已经形成具有较强竞争力的产业体系。

2.3 固态电解质是固态电池的核心，专利布局中多条技术路线并存

固态电解质是固态电池的核心组成部件，也是固态电池成功应用的关键。目前，固态电解质包含氧化物固态电解质、硫化物固态电解质和聚合物固态电解质3种主流技术路线，全球正在积极探索最优路线，各企业选择的技术路线也有一定差异。例如，我国的宁德时代新能源科技股份有限公司（简称“宁德时代”）以硫化物固态电解质技术路线为重点研发方向；欣旺达电子股份有限公司研发的聚合物固态电解质复合固态电池已经完成实验室验证；广州鹏辉能源科技股份有限公司发布的固态电池采用的是氧化物固态电解质技术路线。

从具体的专利布局来看，目前聚合物固态电池的专利布局数量为1969项，其次是硫化物固态电池为1573项，最后是氧化物固态电池为1293项。

2.3.1 氧化物固态电解质技术路线

氧化物固态电解质包括石榴石、结构钙钛矿结构、快离子导体型等多种类型，具有电化学窗口宽、化学稳定性高、机械强度较大等优点，但面临烧结温度较高和机械加工容易脆裂等风险。

由于氧化物固态电解质离子电导率较低，目前相较于聚合物固态电解质、硫化物固态电解质，氧化物固态电解质整体专利申请量较少。从申请数量来看，我国蜂巢能源、哈尔滨工业大学和韩国LG新能源等企业和高校布局数量相对较多，但专利申请量不超过30项。

从具体的电解质类型来看，目前石榴石型固态电解质由于具有高安全性、高能量密度等优势，发展较快，占据全部申请量的49%左右。

2.3.2 聚合物固态电解质技术路线

聚合物固态电解质由聚合物基体和锂盐构成，包括聚氧化乙烯、聚硅氧烷、聚碳酸酯、聚磷腈等多种类型^[8]。聚合物固态电解质具有机械加工性能优、黏弹性好等特点，但其室温离子电导率低，导致电池的倍率性能和功率密度都较低。

在聚合物固态电解质方面，我国企业、高校参与者较多。从专利申请量来看，除韩国LG新能源以外，聚合物固态电解质全球专利申请量前十位的申请人均为我国企业和高校，包含蜂巢能源、哈尔滨工业大学、中南大学、华南理工大学、卫蓝新能源、珠海冠宇电池股份有限公司等。

此外，我国在聚合物固态电解质的多种类型上都有相应布局。其中，聚氧化乙烯类聚合物的专利申请量最多，聚碳酸酯类、聚硅氧烷类聚合物的专利申请量次之，但近年来申请量也在逐步上升。另外，我国在聚磷腈、聚丙二酰胺等电解质类型上也有少量的专利布局。

2.3.3 硫化物固态电解质技术路线

硫化物固态电解质具有离子电导率高、机械性能好、热稳定性和化学稳定性高等优势，日本和韩国的企业多采用硫化物电解质技术路线，在我国企业中宁德时代、深圳比亚迪股份有限公司采用的是硫化物电解质技术路线。

从专利申请量来看，日本和韩国等企业在硫化物固态电解质领域布局的专利数量较多，其中丰田汽车在硫化物固态电解质领域布局的专利数量最多。丰田汽车高度重视在我国的专利布局，将近20%的专利在我国进行专利布局，且布局比较全面。具体到各技术分支，以丰田汽车在我国目前有效的专利为例，在电解质、电池堆叠、电池系统等领域专利储备量较多，在正极、负极、通用电极、制造方法、电池控制等多个领域均有专利布局，且在提高锂离子传导性、抑制界面电阻增加等多个技术功效均有布局，使得我国硫化物固态电解质技术路线的研发企业可能存在专利侵权风险，需要重视。

根据上述分析可知，我国申请人在3种主流技术路线中均有相应的专利布局。技术路线的多样化虽然在一定程度上降低了我国企业的研发风险，但由于研发力量比较分散，在一定程度上也影响了我国固态电池领域优势地位的形成。

3 发展建议

3.1 加强顶层设计，推动固态电池产业良性发展

一是出台相关政策，鼓励企业加大研发投入，推动固态电池技术的突破和商业化；二是构建以企业为主体、市场为导向、产学研相结合的技术创新体系，鼓励企业、高校和科研机构加强合作，联合打造研发创新及公共服务平台，开展基础研究、应用研究、技术中试和成果产业化工作，共同攻克固态电池技术难题；三是建立健全固态电池技术标准体系，包括安全标准、性能标准等，通过制定和实施相关标准，规范固态电池的生产、检测和使用过程，确保产品质量和安全。

3.2 开展技术攻关，提高固态电池专利申请质量

一是结合低空经济产业发展的特点，鼓励国内企业开展固态电池核心技术研发与工程化攻关，实现共性技术和前沿技术短板突破，包括固态电解质、固-固界面、封装材料、制造工艺等技术。二是引导企业建立完善的知识产权保护制度，提升知识产权保护意识，研发过程中及时进行专利布局，加强与产业链上下游企业的合作，构建互补性强、覆盖面广的专利组合。三是重视高价值专利培育，在专利研发前，内部或聘请第三方机构对现有技术开展精准的检索分析、分级分类，为研发工作找到起点、重点和方向，避免进行重复性的、低价值的创造，重点针对固态电池核心技术进行专利布局；在专利审查阶段，发明人和代理机构应当积极应对，争取最佳授权范围，从而提升专利整体申请质量。

3.3 优化专利布局，护航我国电池产业全球化发展

一是组织第三方机构深入分析固态电池关键技术知识产权保护现状和挑战，研究制定具有针对性的知识产权全球布局和产业保护策略，同时在专利申请过程中规避专利侵权风险，提升我国电池产业全球竞争力；二是建立专利创造与运用机制，优化专利奖励和补贴政策，激励企业和研发机构申请或引进高价值专利，要以专利质量作为考核标准，而不是专利数量，提高专利的转化运用率；三是鼓励企业对于解决固态电池产业发展关键技术问题的重要专利提前进行国际重点市场布局，扩大专利保护范围，加快海外市场布局，提升国际竞争力。

4 结束语

本文深入分析了固态电池领域的专利布局情况。总体上，我国创新主体活跃积极，已成为固态电池领域主要技术来源国，但形成固态电池优势地位，我国创新主体还任重道远。建议我国固态电池产业从顶层设计、核心技术攻关、专利布局等多方面进行完善，进一步提升我国电池领域的核心竞争力。

参考文献

[1]海关总署.2023年“新三样”产品合计出口增长29.9%，首次突破万亿元大关：中国外贸新引擎日益强劲[EB/OL].（2024-01-23）[2024-09-10].http：//gdfs.customs.gov.cn/customs/xwfb34/mtjj35/5644345/index.html.

[2]张春英，马亚辉，易正根，等.固态电池技术发展现状综述[J].现代车用动力，2023（4）：1-5，10.

[3]史冬梅，王晶.中国、日本、韩国电池技术和产业发展战略态势分析[J].储能科学与技术，2023，12（2）：615-628.

[4]田慧芳.全球新能源汽车产业的发展动向、挑战与启示[J].中国发展观察，2023（6）：12-17.

[5]工业和信息化部.工业和信息化部等六部门关于推动能源电子产业发展的指导意见[EB/OL].（2023-01-17）[2024-09-10].https：//www.miit.gov.cn/zwgk/zcwj/wjfb/yj/art/2023/art_5fe76c58f263450ebc92c903427a6d12.html.

[6]工业和信息化部.工业和信息化部、科学技术部、财政部、中国民用航空局关于印发《通用航空装备创新应用实施方案（2024—2030年）》的通知[EB/OL].（2024-03-27）[2024-09-10].https：//wap.miit.gov.cn/jgsj/zbes/wjfb/art/2024/art_eea7f1d8dd25444bb370faaaf26637d6.html.

[7]中关村在线.丰田固态电池生产计划获得日本政府批准，2026年启动生产[EB/OL].（2024-09-09）[2024-09-10].https：//news.zol.com.cn/898/8984659.html.

[8]王玉胜.锂金属电池用改性隔膜的制备与电化学性能研究[D].济南：山东大学，2022.

作者简介：于晓萌；中国信息通信研究院知识产权与创新发展中心低空经济研究部工程师，主要研究方向为新兴产业政策法律与产业发展，关键技术知识产权鉴定、专利分析等。李嘉露；中国信息通信研究院知识产权与创新发展中心低空经济研究部工程师，主要研究方向为新兴产业政策法律与产业发展，关键技术知识产权鉴定、专利分析等。李立；中国信息通信研究院西部分院高级工程师，主要研究方向为信息通信领域的技术标准、标准必要专利评估、专利导航预警分析等。张会丽；中国信息通信研究院西部分院高级知识产权师、高级工程师，主要研究方向为信息通信领域的专利导航预警分析、标准必要专利评估、知识产权鉴定等