在當(dāng)前新能源產(chǎn)業(yè)蓬勃發(fā)展的大背景下,磷酸鐵鋰電池憑借其性能優(yōu)勢與高性價比,在鋰電池市場占據(jù)重要份額。然而,隨著產(chǎn)業(yè)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(yè)關(guān)注焦點。對相關(guān)專利信息的深入剖析,能為我們揭示該領(lǐng)域的技術(shù)發(fā)展脈絡(luò)與未來走向。
磷酸鐵鋰電池回收再利用領(lǐng)域的專利申請最早可追溯至2007年?!?a href="http://www.74cssc.cn/report/16566712.html" target="_blank">2025-2030年全球及中國磷酸鐵鋰電池行業(yè)市場現(xiàn)狀調(diào)研及發(fā)展前景分析報告》指出,在2014年之前,該領(lǐng)域?qū)@暾埩吭鲩L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(shù)量也達到了158項。這一增長趨勢與2014年前后一系列產(chǎn)業(yè)扶持政策的密集出臺密切相關(guān)。諸如相關(guān)部門先后印發(fā)《節(jié)能與新能源汽車產(chǎn)業(yè)發(fā)展規(guī)劃 (2012 - 2020 年)》《關(guān)于加快新能源汽車推廣應(yīng)用的指導(dǎo)意見》《“十三五” 國家戰(zhàn)略性新興產(chǎn)業(yè)發(fā)展規(guī)劃》《促進汽車動力電池產(chǎn)業(yè)發(fā)展行動方案》等政策。這些政策的持續(xù)推動,使得作為新能源產(chǎn)業(yè)關(guān)鍵環(huán)節(jié)的磷酸鐵鋰電池回收再利用受到廣泛關(guān)注并快速發(fā)展??梢灶A(yù)見,隨著新能源產(chǎn)業(yè)的持續(xù)進步,該領(lǐng)域?qū)@暾埩吭谖磥磔^長時間內(nèi)仍將保持增長態(tài)勢。
在全球范圍內(nèi),磷酸鐵鋰電池回收再利用領(lǐng)域?qū)@暾埩颗琶笆纳暾埲耍鋵@暾埧偭空荚擃I(lǐng)域?qū)@暾埧偭康? 28.4%。其中,企業(yè)申請人占比達六成,這表明該領(lǐng)域的技術(shù)創(chuàng)新主要集中在以相關(guān)業(yè)務(wù)為主營的企業(yè)。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(jù) 2 席。由此可見,磷酸鐵鋰電池回收再利用已實現(xiàn)產(chǎn)業(yè)化發(fā)展,且呈現(xiàn)出產(chǎn)學(xué)研深度結(jié)合的良好態(tài)勢。
國內(nèi)該領(lǐng)域申請量排名前五的地區(qū)依次為廣東省、湖南省、北京市、江蘇省、湖北省。這些地區(qū)主要集中在中部和東部,而這些區(qū)域恰好也是我國新能源產(chǎn)業(yè)聚集度較高的地區(qū)。這充分說明,磷酸鐵鋰電池回收再利用的創(chuàng)新與發(fā)展,與各地新能源產(chǎn)業(yè)的布局和發(fā)達程度緊密相連。
根據(jù)技術(shù)特點,磷酸鐵鋰電池回收再利用主要分為修復(fù)再生及提取回收兩大技術(shù)路線。修復(fù)再生是對退役磷酸鐵鋰材料進行缺失元素補充、結(jié)構(gòu)缺陷修復(fù),以恢復(fù)其電化學(xué)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(fù)再生技術(shù)路線關(guān)注度相對較高。但 2016 年之后,提取回收技術(shù)路線實現(xiàn)反超。特別是從 2020 年起,提取回收技術(shù)的年申請量及累計申請量均遠超修復(fù)再生技術(shù),且這一趨勢延續(xù)至今。這主要是因為修復(fù)再生技術(shù)普適性低,僅適用于剝離充分、純度高、晶體未發(fā)生嚴重不可逆相變的磷酸鐵鋰正極材料,且修復(fù)后材料電化學(xué)性能恢復(fù)度較低;而提取回收技術(shù)對原料要求低、回收產(chǎn)品純度及效率高,隨著退役磷酸鐵鋰電池數(shù)量及資源循環(huán)需求的急劇增長,其產(chǎn)業(yè)化優(yōu)勢愈發(fā)顯著。
該企業(yè)在磷酸鐵鋰電池回收再利用領(lǐng)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(fù)申請后,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(shù)據(jù)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(yè)不僅在國內(nèi)積極布局,還在海外多個地區(qū)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(shù)量不等的專利申請。從重要專利情況來看,該企業(yè)重要專利集中在 2020 - 2022 年提出,同族數(shù)量最多達 9 個,最少為 3 個??傮w而言,該企業(yè)在專利申請量和專利布局方面表現(xiàn)突出,尤其重視全球?qū)@季?,且擁有技術(shù)認可度較高的專利技術(shù)。
某高校于 2017 年涉足該領(lǐng)域?qū)@暾垼?020 年申請量快速增長至 9 篇,之后維持相對穩(wěn)定的年申請量。該校多位發(fā)明人在該領(lǐng)域?qū)@暾埩吭?3 件以上。國內(nèi)高校一般較少申請海外專利,因此采用專利被引用數(shù)作為衡量專利重要性的主要指標。該校于 2017 年提出并獲得授權(quán)的一項專利被引用次數(shù)高達 73 次,成為該領(lǐng)域重要基礎(chǔ)專利。該專利針對當(dāng)時國內(nèi)外缺乏簡單高效且能兼顧環(huán)保和經(jīng)濟效益的廢舊磷酸鐵鋰電池回收技術(shù)路線這一現(xiàn)狀,提出了一套完整的可工業(yè)化工藝路線,實現(xiàn)了廢舊磷酸鐵鋰電池的綜合回收,兼顧了環(huán)保和經(jīng)濟效益,工藝簡單且生產(chǎn)成本低,適合大規(guī)模工業(yè)化生產(chǎn),其整體技術(shù)及部分分段技術(shù)成為現(xiàn)行退役磷酸鐵鋰電池回收再利用的基礎(chǔ)性技術(shù)。
通過對磷酸鐵鋰電池回收再利用領(lǐng)域?qū)@暾堏厔?、主要申請人、國?nèi)申請地區(qū)分布、主流技術(shù)申請趨勢及代表性申請主體等多方面的分析可知,在當(dāng)前及未來一段時間內(nèi),退役磷酸鐵鋰電池回收再利用是具有重要經(jīng)濟價值的研發(fā)與產(chǎn)業(yè)化熱點。隨著新能源產(chǎn)業(yè)的持續(xù)發(fā)展,退役磷酸鐵鋰電池數(shù)量將不斷增加,回收再利用的需求愈發(fā)迫切。各相關(guān)主體應(yīng)把握這一機遇,積極開展相關(guān)技術(shù)研發(fā)與專利布局,以在該領(lǐng)域占據(jù)有利地位,推動磷酸鐵鋰電池回收再利用產(chǎn)業(yè)的健康、快速發(fā)展。
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