钜大LARGE | 点击量：511次 | 2023年07月24日
中国成石墨烯电池申请专利最多的国家 两轮车抢占石墨烯电池商业化先机
近日，中国科学院宁波材料技术与工程研究所和浙江省石墨烯制造业创新中心联合中国石墨烯产业技术创新战略联盟等发布了《2021石墨烯储能领域应用专利分析报告》。
报告显示，自2003年至今，全球在石墨烯储能领域应用相关专利共计6415件。受2010年石墨烯发现者获得诺贝尔奖的鼓舞和带动，此后全球范围内掀起了石墨烯研究的热潮，大量的研究团队涌进石墨烯储能领域，石墨烯在储能领域应用的相关专利申请进入快车道，2018年相关专利申请量为1136件，达到历年最高点。
其中，我国是全球在石墨烯储能领域应用研究最为活跃的国家，我国申请人在石墨烯储能应用领域专利申请量最多，占比达82.3%。然而，我国在石墨烯储能应用领域的专利申请主要以高校和科研单位为主。因此，从侧面可以看出，目前石墨烯大规模应用于储能领域仍然未到时机。
专利申请数量排名第二、第三的为美国、韩国，占比分别为7.3%和4.9%。日本、中国、德国、印度也申请了一定数量的相关专利。
报告还分析称，在技术层面上，锂离子电池和超级电容器是石墨烯应用最为广泛的储能体系。其中石墨烯与硅基材料、金属氧化物复合是锂离子电池负极材料领域研究最为集中的技术分支，侧面说明其技术优势和工业大规模应用的可行性；石墨烯及其衍生物、石墨烯复合其他碳基材料、石墨烯复合金属氧化物作为超级电容器电极材料的相关研究也较为密集，未来或可成为石墨烯在超级电容器领域产业化应用的重要方向；另外，石墨烯作为锂离子电池导电添加剂相关研究也相对较多。
符合Exic IIB T4 Gc防爆标准
充电温度：0~45℃
-放电温度：-40~+55℃
-40℃最大放电倍率：1C
-40℃ 0.5放电容量保持率≥70%
在实际产业化进展来看，前述将石墨烯应用于电极材料技术均处于研究或小批量量产阶段，石墨烯导电添加剂则是在储能领域目前最为成熟的产品之一。
具体来看，石墨烯在锂离子电池领域应用共有专利申请3694件。从2012年开始，相关专利申请量快速增长；2018年当年专利申请达到峰值，申请量达到688件；2019年之后，申请量增长放缓。可见，将石墨烯应用于锂离子电池在近些年备受关注。
报告显示，石墨烯在锂离子电池领域应用专利申请人中，中国是主要专利技术来源国，申请总量达3073件，占比83.2%，其次为美国、韩国、日本，分别占比6.4%、4.1%、4.1%。纵观整个锂离子电池材料领域，日本、韩国两国占有技术优势并拥有可观的专利储量。然而在石墨烯应用于锂离子电池这一技术路线中，日韩两国则显得较为谨慎，在该领域的专利申请量远低于中国。
报告还提到，从专利申请人来看，石墨烯锂离子电池相关专利拥有量较多的企业按照主营业务可以分为两类，一类企业锂离子电池并非其主营业务，这类企业重视知识产权布局和运营，试图通过石墨烯这种新兴材料在锂电池领域应用，在该领域取得技术突破，建立专利壁垒。这类企业有由张博增、扎木·阿茹娜共同创办的美国纳米技术仪器公司及全球石墨烯公司、成都新柯力化工科技有限公司、株式会社半导体能源研究所和东丽集团等。
第二类是以锂离子电池为主营业务，申请人有合肥国轩高科动力能源有限公司、株式会社LG化学、三星集团。值得注意的是，在锂电池材料领域专利申请数量一向靠前的申请人，如丰田、松下、索尼、三菱、博世等企业并未出现在上述分析的重要专利申请人中。可见，对于将石墨烯应用于锂离子电池这项技术，各大锂离子电池企业态度各异，部分企业试图通过石墨烯的应用实现新的技术突破，而部分企业则对此项技术持观望态度。
为推动我国在石墨烯储能领域应用的专利技术优势转化为市场优势，报告建议，还可以从以下两点作进一步完善和提升：
一是政府部门应多举措强化公众知识产权意识。教育主管部门应增加知识产权课程在高等教育尤其是研究生教育课程中的比重，优化课程结构，提高未来研发人员的知识产权认知水平；地方政府部门应大力加强知识产权宣传力度、拓宽宣传渠道，通过组织培训、讲座、大型论坛等形式，加强研发主体单位最高管理者在知识产权管理方面的主体意识，增加知识产权管理人员专业水平。在宣传方向上，要注意纠正公众对知识产权的重保护轻运用、重数量轻质量等错误观念。另外，鉴于政府的政策导向对专利发展走向起着举足轻重的作用，建议政府部门在引导和培育高价值专利产出时，制定更为科学合理的评估指标。
二是研发主体应将专利战略与研发、市场紧密结合。在技术研发全过程中，通过对相关专利技术信息的跟踪和解读，了解行业的发展动态和热点技术，制定和调整技术开发策略，合理进行专利规避。重视专利申请和布局，“产品未动，专利先行”，在石墨烯应用于储能领域这一新的技术赛道上，研发主体应围绕核心产品构建自身的专利技术壁垒，为后续激烈的市场竞争奠定基础。积极强化海外专利布局，通过有效而全面的专利布局为自身产品进入海外市场保驾护航。
石墨烯电池商业化规模
由于石墨烯基固态柔性锂电池当前处于实验室阶段，尚未实现商业化规模量产，市场暂未大范围应用。
因为石墨烯基固态柔性锂电池和传统业态锂电池存在替换关系，根据动力电池和消费锂电池市场规模估算石墨烯基固态柔性锂电池潜在的市场规模。
分别假设石墨烯基固态柔性锂电池2025年在动力电池市场渗透率为3%、5%、7%、10%的情景；消费电池市场相对门槛较低，预计渗透率分别为6%、8%、10%、15%，测算出2025年石墨烯基固态柔性锂电池市场规模最高可达302.5亿元，2020-2025E年复合增长率高达85.5%。
从固态电池到石墨烯基锂电池，利用石墨烯材料离子电导率和电子迁移率较高的特性解决固态电池发展的技术难点，构建以石墨烯为框架的固态柔性快充锂电池，将给锂电池市场打开新局面
固态锂电池将是锂电池实现能量密度突破的发展必经之路。利用石墨烯材料离子电导率和电子迁移率较高的特性，构建以石墨烯为框架的全固态锂电池固态电解质，将实现界面难题的突破。
利用石墨烯薄膜代替传统电池金属作为高导电集流体，制备可快速充放电的固态柔性锂离子电池，具备柔性、安全、快充、高能量密度等竞争优势。同时，石墨烯作为集流体可促进电子传输和提高弯折时电极材料的稳定性，即便是反复地弯曲、折叠和拉伸也无损，对于智能穿戴产品、柔性手机产品来说是不可替代的零部件。此外，固态电解质具备耐高温安全性能，因而具备刚性市场需求。
石墨烯通过阻止金属氧化物纳米粒子的团聚，且具有很强的相容性从而很好地弥补金属氧化的不足。石墨烯基金属氧化物复合使得两者的优势性能产生协同效应，复合物充分利用了活性组分的优势，进而提高材料的电化学性能和稳定性。因此，锂离子电池具备高电量、高能量密度和稳定的循环性等优势，电池的商业化潜力强劲。
随着可穿戴设备、柔性手机等新型电子产品兴起，消费锂电池下游应用范围越来越广，石墨烯基固态柔性电池赋能新应用，新兴应用市场持续活跃，新兴消费级电池市场有望迎来发展红利。
两轮电动车锂电池率先实现石墨烯商用
在2014年时，雅迪在国内电动车的领先地位可能还没有如今这般龙头地位明显，但是秉承“技术导向”的雅迪，就已经意识到了电动车电池的重要性。
当时行业普遍选择都是铅酸电池，与锂电池相比就是，最大的优点就是成本具有竞争优势，并且安全性更好。不过，冬季续航缩水严重，也是普通铅酸电池代表性的弱点。
而雅迪集团，机缘巧合之下，了解到了石墨烯电池概念，应用于大容量储能装置，便萌生了将其与铅酸电池结合起来的想法。
选择了这一技术路线之后，雅迪便投入到了石墨烯电池的研究当中，通过无数次在实验室中的实验，雅迪也终于拿出了初代石墨烯电池解决方案。
从2014年开始进行石墨烯电池研发以来，雅迪如今已经在石墨烯电池领域深耕了7年。这7年间也是不断开花结果，助力雅迪电动车登上国内电动二轮车行业龙头的水平。
此次发布的第三代石墨烯电池，在夏冬极端季节充放电方面性能优异，冬季续航不衰减，夏季高温不会充不满。而且充放电性能稳定可靠。这是因为第三代雅迪石墨烯电池升级石墨烯材料，采用高活性电解质，带来了更强的动力性能表现。
为了直观展示三代石墨烯电池的低温性能，雅迪又在一次挑战极限，将电池在冰库中冷冻超72小时，电池被完全冰冻。
为何要在冰库中冷冻，而不是直接在低温环境下骑行。原因很容易理解，为了在这里为大家展示。至于实车测试，雅迪的第三代石墨烯电池，首搭车型冠能二代E8，也在国内最北的地方漠河，进行过数月的冬季测试，结果与在此展示的数据一致。雅迪三代石墨烯电池，最低温度-20℃仍能够正常放电，并且保持相对满电的电池状态。
天能新近发布的T9-MAX极电石墨烯电池，重新定义高端电动两轮车用铅蓄电池，率先引领行业向科技为导向的高端化前行。
T9-MAX极电石墨烯电池的发布彻底填补了行业缺乏科技型动力铅电的空白，推动行业向更高端迈进。
在科技含量上，T9-MAX极电石墨烯电池率先启用车规级铅电技术——第一代PowerDurable耐用核心技术系统，通过能量缓释技术、纳米碳纤制备技术、五连智造技术，为产品在续航、使用寿命、耐低温性能等方面的突破提供充足、可靠的技术支撑。
在性能卓越程度上，T9-MAX极电石墨烯电池在70%DOD状态下充放电能达到1300次以上，远超普通石墨烯电池；1C充电下一小时可充85%以上电量，同样盖过了普通石墨烯电池。
