【固态电池之争:丰田专利数排第一,中企没有进前十】
#固态电池专利数中企没进前十#
日前,日经新闻援引从事专利调查和分析的调查机构Patent Result的数据显示,日本企业在全固态电池的专利数上处于领先地位。专利数前五的企业分别为丰田、松下控股(HD)、出光兴产、三星电子、村田制作所,除了三星电子,其余4家均为日本企业。其中,丰田专利数居第一,专利数达1331件,是第二名的三倍。

值得注意的是,全固态电池专利数前十名中,日本企业6家、韩国企业4家,没有一家中国企业上榜。

作为锂电池的升级版,固态电池在能量密度、充电速率、安全性、循环寿命以及电芯热管理上都优于液态锂电池,被看作是下一代电池技术。电动新能源汽车市场迟到的日系车企加速布局固态电池,国内厂商又该如何应对?

锂电池的“升级版”,日韩专利数占优

电池充放电本质上,是锂离子通过电解质在正极和负极中迁移的过程。由于液态电解液在低温环境下黏度变大,充放电容量出现下降,导致续航里程缩水。其不稳定的特性也埋下电池自燃的隐患。

而固态电解液不仅规避上述问题,还提升了电池的能量密度、循环寿命以及充电速率,降低对电芯热管理的需求。以宁德时代此前发布的第三代CTP电池模组“麒麟电池”为例,其空间利用率达到72%,能量密度可达255Wh/kg,续航里程达到1000公里,而固态电池能力密度能实现300Wh/kg,甚至达到500Wh/kg。

固态电池中的“固态”指的就是电解质的形态。按照电解液的占比,可分为半固态电池(电解液含量低于10%)、固态电池(电解液含量低于5%)以及全固态电池(不含有任何液态电解质)。

固态电解质又分为三条技术路线,聚合物电解质、氧化物电解质、硫化物电解质,三者离子电导率呈递增关系。离子电导率高,意味着电阻更低,锂离子迁移数更快,更易实现快速充电,但三者的开发难度也是递进关系。

中南大学先进电池材料教育研究中心教授张永柱介绍称,聚合物电解质成本可控,兼容现阶段的工艺水平,但室温电导率相对较低。氧化物电解质具备良好的化学和热稳定性,机械强度高(避免内部应力导致电池性能下降),但通常表现出较高的晶界阻抗,对锂金属浸润性较差。而硫化物电解质的优势是晶界阻抗低,易于冷压成型,但部分材料成本较高,同时存在和氧化物正极材料的副反应。

张永柱认为,理论上硫化物最适用于电动汽车领域,但开发难度最大。

欧洲和中国倾向选择开发难度相对较低、更易实现商业化的聚合物电解质以及氧化物电解质,而日韩开局就选择“地狱难度”——硫化物电解质。

Patent Result统计显示,2000年截至2022年3月底公开的专利数,丰田专利数达到1331件、松下控股445件、出光兴产272件,三家厂商均为日本企业。

资料显示,丰田1990年便着手固态电池的研究,从电池自身的结构到材料、制造工序,丰田拥有广泛领域的专利。2020年,丰田成为全球售价推出全固态电池试制车的整车厂。光兴产专利主要集中在金属类材料等方面。

与此同时,三星电子和LG化学则在加速追赶日本厂商。日经新闻报道称,在2016年以后,三星电子和LG化学等厂商大幅增加专利数,其专利数增长速度超过2倍。韩国企业大量拥有延长电池寿命等关系到实用阶段性能的专利。

商用化进程难,国内厂商折中

除了电解质的选择,各国在是否直接挑战全固态电池上也存在差异,其中日系厂商押宝全固态电池,中国厂商更多瞄准半固态电池市场。

按照丰田的规划,未来9年,丰田将投资8万亿日元用于新能源汽车(纯电、混动、氢能源)的研发。在2025年前,丰田要实现全固态电池小规模量产,首先搭载在混动车型上;到2030年前,丰田的全固态电池要实现持续、稳定生产。

今年4月,本田表示“未来10年,我们将投入约8万亿日元研发经费,并在电动化和软件领域共计投入约5万亿日元,加快电动化进程”,并称全固态电池是未来电池技术路线之一,计划投资430亿日元,用于建设全固态示范生产线,该产线预计2024年春季动工。

同年4月,日产固态电池开发负责人Kazuhiro Doi在全固态电池技术说明会表示,固态电池能量密度是目前液态锂离子电池的两倍,日产将克服导致全固态电池商业化难以实现的关键因素,计划在未来6年内,推出重量更轻、体积更小、能量密度更高的固态电池。

早在去年11月29日,日产就在“日产汽车2030愿景”上表示,公司计划在2024年在横滨建设固态电池试点工厂,将电池充电时间减少到三分之一,在2028年推出搭载全固态电池的电动车型。

可以看出,日系“三巨头”押宝全固态电池领域,但硫化物电解质工艺复杂、稳定性差,短期内降低制造成本难度较大。

有业内人士认为,目前,全固态电池的优势并未被完全验证,其产业前景可能类似氢燃料电池,在特定场景中应用,大规模取代液态动力电池可能性很小。

中国科学院院士、中国电动汽车百人会副理事长欧阳明高同样认为,固态电池真正投入大规模商业应用大概的时间是在2025~2030年之间。

在全固态技术未成熟之前,国内厂商选择折中方案,推行半固态电池。日前,赣锋锂业在互动平台表示,公司第一代固态电池在东风E70上实测续航超过400公里。

今年5月,国轩高科在安徽合肥举行第十一届科技大会上发布一款360Wh/kg三元半固态电池,预计年内实现量产。国轩高科表示,除了360Wh/kg能量密度的半固态电池,400Wh/kg能量密度电池目前在公司实验室已有原型样品。

宁德时代方面告诉观察者网,公司关于固态电池领域的相关布局暂时无法透露。

今年3月电池百人会上,欧阳明高对国内固态电池市场就有过预估,以产业化为衡量标准,2025年能量密度达到350Wh/kg,固液混合电解质的半固态电池出现;2030年能量密度达到400Wh/kg,液态电解质更少的准固态电池量产,真正的全固态产品预计不超过1%;2035年能量密度目标是500Wh/kg,全固态电池实现产业化。

在固态电池领域,日韩凭借先发优势,在专利储备优于国内厂商。市场驱动下,国内厂商下半场能否实现赶超? https://t.cn/RI7nYAL

#枪杀安倍嫌犯邻居每晚都听到砰砰声# 【枪杀安倍嫌犯邻居受访:每晚都会听到其房间传来砰砰声,相当可怕】综合台湾中时新闻网、日本《每日新闻》报道,日本前首相安倍晋三8日在奈良市街头演讲时遭枪击,经数小时抢救后在医院不治身亡,日本警方也当场逮捕了 41 岁的男子山上彻也。

中时新闻网报道称,山上彻也不断遭到起底,其高中同学母亲爆料山上彻也的私下为人,也有邻居爆出,最近每晚,山上彻也的房间都会传来奇怪的声音,如今回想起来令人毛骨悚然。报道称,安倍中枪地点距山上彻也的住所仅3公里,奈良警方的消息称,山上彻也供述说,他的作案动机“不是出于对安倍政治思想的怨恨”,只是“对他不满,想要杀了他”。

日本《每日新闻》称,山上彻也的邻居在接受采访时称,最近每个晚上,都会听到山上彻也的房间传来砰砰砰敲打墙壁的声音,声音大到以为是在施工,但如今回想起来,这个声音可能是他在制作枪支过程的声音,相当可怕。

此外,《朝日新闻》报道称,山上彻也目前无业,之前曾从事派遣工作,根据其同事说法,山上彻也在职场上很少与人互动,连午餐都刻意带到自己车上吃,(性格)相当孤僻,在今年4月时他突然请病假,5月份离职,没想到2个月后就发生刺杀安倍的重大案件。(来源:环球网)

盛光润:用工业设计孵化技术专利

摘选自《志在设计》专访大业设计创始人盛光润

盛光润:大业设计集团创始人,中山大学客座教授、广东省工业设计协会副秘书长、广东省工业设计专家,2003年广东省优秀设计师;2004年发明的灭菌扇荣获国家级新产品;2005年佛山市科技进步奖获得者;2006年广州市荔湾区先进科技工业者;2008年被聘任为韩国知识经济部、中华人民共和国商务部主办、韩国设计振兴院、广东省工业设计协会等承办的“2008韩国设计展—广州”咨询委员会委员;2011年,首批获得高级工业设计师资格及中国十佳工业设计师。

用设计孵化专利

围绕研究工业设计如何能够让科技成果及专利技术转化成功,盛光润十几年如一日地致力于科技创新服务及其科技创新服务体系的探索,并结合科技创新实践,创造性地提出了深具推广价值的科技孵化理论体系,以及科技创新的阶段论、技术创新价值说等科技创新实践指导思想。协助政府建立了科技孵化公共服务机构,服务企业近千家。因为为推动科技创新服务体系的发展做出了突出的贡献,科技部领导亲自为盛光润题词“专利孵化第一人”。他所领导企业的工业设计成功经验,被科技部生产力促进中心作为重点模式示范单位向全国推广。

从产品设计到产品孵化

问:请简短谈谈您从事工业设计的历程。在您过去的经历中,您认为最具有代表性的转折点有多少次,分别发生在什么时候?
盛光润:我从事工业设计20年,有三次最具代表性的转折点:
一是20世纪80年代末至90年代初工业设计的启蒙;
二是21世纪初大业设计走向以专利技术研发为导向的工业设计增值服务;
三是2011年的杂交设计思考与完成。

问:在这些关键时刻,促使您做出抉择的是什么?您是如何判断当时的社会、行业环境,以及工业设计的发展趋势的?
盛光润: 20世纪90年代的珠三角处于改革开放的前沿,私营经济蓬勃发展,尤其生活家电行业如日中天 ,然而抄袭模仿限制了企业的发展,大部分企业除了抄袭而无第二种能力,甚至改变一下外形也无能为力,但那是一个模仿与抄袭就能创造奇迹的时代,这为工业设计的发展创造了可能。我1992年开始涉足工业设计领域,此时的工业设计是一条既艰辛却又充满诱惑的不规则小道,面对开放的国门,背靠无限的市场,利用仅有的专业知识,在那个没有电脑而只能用手绘、喷绘的时代,跃然纸上的彩绘效果图,会让许多人兴奋。虽然很多不知工业设计为何物,甚至有人听到"工业"二字时,问有没有“工业煤”供应,一切充满着新奇、无知和奇迹,但工业设计起步了。

21世纪初,企业十年的发展达到相当规模 ,但人才及技术储备有限,制约了企业的发展,此时的企业不仅需要产品外观设计,同时,还需要有创新的技术产品引导市场消费。因此,产品外观设计的有限力量已不能和企业形成有效的共鸣。在此时期,大业设计进行了重要服务性的转变,开创以专利技术孵化研发为导向的工业设计增值服务,我在此后的十年里共发明申请了60多项专利 ,和高校、研究机构合作开发项目十几项。为美的集团、东鹏卫浴等 提供多项创新的工业设计产品,其中,授权予美的集团生产的专利产品灭菌扇获得国家级新产品。

由于我们团队在创新领域的特殊成就,我本人先后获得广州市和佛山市先进科技工作者称号。大业公司也因此获得国家发改委、广州市发改委、广州州市科技局的专项资金扶持,同时,大业设计被科技部视为专利技术孵化试点单位,并被国家知识产权局定为全国18个专利交易平台之一。
大业设计在国内建立了具有开创性的工业设计服务体系,不仅满足了企业的深层次需求,同时,为上游技术的实施推广创造了途径。首先与中科院、高校等上游资源建立广泛的合作联盟,形成技术成果输出通道,同时,大业设计也与政府共建"中国专利孵化网"吸收全国的优秀知只产权项目 ,其下游与大中企业建立良好的市场资讯通道,能有效、快速将新项目推向市场。

目前,大业设计建立了完善的高端设计服务体系,并制定了严格的开发评估流程:从项目选择、风险评估、技术特征评估、市场分析、成本核算、产品定位、工业设计、结构及模具设计、控制电路开发、功能样机制作到整体项目转让或生产等。由于大业设计创造性地探索服务,使大业和许多大中型企业建立了长期稳定的合作关系,使大业设计成为企业观察市场的一只眼,并为消费群体定制产品,或为企业创导开发具有领导性的产品来引导消费。
大业设计创导的高端工业设计服务,既满足了企业所需,同时也促进了我公司自身的发展。这种探索性的工业设计增值服务,对我国工业设计的发展也有重要意义。

2010年"杂交设计"思考与项目实施分析
大业设计是一个具有较强创新能力的工业设计公司,特别是受苹果公司发展的启示。2010年大业设计创立了"杂交设计理论",所谓"杂交"是指在一定环境下将多个物种的优良基因进行重组,从而创造出一种全新的优良物种,其不仅能最大限度地满足人类的物理需求,更能满足人类智慧的心理期许。现代社会需要跨行业的杂交,企业需要杂交型的复合人才,而工业设计则更需要设计理念与实用技术穿越式的杂交。它不仅仅是基因再续,也不仅仅是设计元素的堆积,而是寻求未知领域的改变,是对人类潜意识需求的释放,是杂交设计出的一种新的消费产品。
2010年大业设计受中宇卫浴集团(研发与德国高仪的合资品牌X-TIME)的委托,设计开发六个卫浴38件系列精品,大业设计采取细分市场、分级调研得出,卫生间是家庭使用频率最高的地方,也体现了生活水准及健康的尺度,因此,是每个家庭未来投入最大和最关切的场所。但这也是最容易藏污纳垢影响健康的地方,根据以上因素,大业设计提出"私享空间"的设计理论。所谓“私享空间"就是为你创造一个私密的、舒适的、健康的卫浴空间。

大业设计以此为前提,开始进行跨行业跨领域嫁接式的杂交。首先引进健康元素,例如远红外保健、防潮除湿、活性水淋浴;其次引进视觉、听觉元素,例如LED视屏显示器、环绕音响;再引进智能科技元素,自动检测并自动显示室内温度、湿度,智能化妆品冷藏箱、智能恒温活性水龙头等,并配备智能控制中心可以设立个人设置,可以为每个人一键设置水温、音乐视频等。以上围绕“私享空间”选取的所有杂交基因,根据不同阶段的消费阶层、空间尺寸以及风格定位来重组出不同的空间产品,最终在上海2011年国际卫浴展引起行业和媒体的强烈关注。
卫浴产品属外来文化,现有的消费者虽不计价格追求具有外来血统的卫浴产品,这是一种情感上的满足。大业设计以中国消费者为设计对象提出“私享空间”的设计理念,是以人的全方位感受来作为设计理论的基石。使人的个人情感区域,包括情感、视觉、听觉、触觉都得到了体验。这种探索性的杂交原理,从工业设计的角度来看具有非凡意义。

技术与设计相互作用提升创新力
问:在您过去的经历中,有哪些小故事令您至今难忘的?能否与我们读者分享?
盛光润:希贵电器曾是珠三角最大的家用电器制造企业,是20世纪90年代中国知名的家电品牌,也是储水式热水器的开拓者之一。1996年储水式热水器开始从商用进去家庭,由于储水式热水器体型较大,其所用采用的塑胶外壳虽漂亮但是模具很贵,特别是家庭消费要求款式多,因此,在当时作为家电航母的希贵电器也无法接受庞大的模具费。大业设计受委托进行创新设计,最终以廉价的塑胶板围城热水器的大身,而热水器的两端采用塑胶及件封盖,仅以原模具费二十分之一的费用完成现有的模具的制造,并获得巨大成功,现大部分储水式电热水器均沿用此结构至今,为此,大业设计获得希贵电器可观的现金奖励,在那个年代亲手接过成捆现金的感受至今如忘。

问:能否谈谈您对当前工业设计对经济发展的作用的判断?您认为工业设计的创新动力来自何处。
盛光润:工业设计对经济发展的作用,在中国并未得到有效的体现,工业设计立国的理念尚待深入人心。同时,工业设计本身的发展还需要具有国际视野的设计机构、设计大师的出现,还需要大量具有创新精神企业的支持。中国还未形成具有玩味设计、休闲设计、创意设计和技术创新环境。大部分工业设计公司仅在为生存而战,何来创新设计的空间和时间。 因此,工业设计目前对我国经济发展的作用有限 ,创新动力也有限,大业设计虽先跨出一步,但仍旧非常吃力。
问:根据这些判断,请介绍一下,您为当前您所在的平台带来了哪些发展战略的新思维?
盛光润:大业设计将延续以技术创新为导向的工业设计服务,同时完善几大服务平台:工业设计、技术孵化、高新技术产业化。
问:未来您有哪些计划?
盛先润:大业设计将在国内筹建几个创意园区,着重于工业设计产业的探索与发展。

编者王晓结束语

盛光润所带领的团队设计的产品多次获得国家级新产品奖、德国IF大奖、红棉金奖、科技进步奖;所领导的企业被评为广东省高新技术企业、民营科技企业、专利试点单位以及知识产权优势企业,还承担"国家专利技术展示交易中心"、"中国专利孵化网"等多个公共平台的建设 ,为众多知名企业的技术创新,以及院校、民间专利技术实施提供重要的实施方法。最后还值得一提的是,盛光润是一名发明家,拥有60多项专利!


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