连载丨日韩锂电巨头专利与技术趋势分析--丰田篇（2024年H1）

教育 2024-10-14 15:30 四川

前期回顾：连载丨日韩锂电巨头专利与技术趋势分析--LG篇（2024年H1）

分析过LG后，小编本着趁热打铁的心态，继续对丰田2024年上半年的专利进行了分析。丰田在日韩锂电池企业中举足轻重的一位，无论从国际地位、专利布局量还是从技术创新性，其都值得我们对其专利进行分析，以学习其相关锂电池技术重点、热点以及空白点。

接下来，小编持续以”一篇一企“的方式进行分析，大家可持续关注咱们能源灯塔，如需申领分析内容的高清图片，可扫描文末二维码申领。

技术分支分析

检索2024年上半年（截止6月30日）丰田布局锂电相关专利共820余项。其中锂电池和模组与PACK布局的专利数量较多。

在锂电池技术领域，重要包括对固态电池、电极组件、方形和软包电池的研究。在模组与PACK领域，主要针对电池组的夹持板/垫片、树脂框、电池热管理、充放电管理等。

材料领域对于电解质/液、负极材料、正极材料的关注程度相当。正极材料主要涉及锂过渡金属氧化物、负极材料涉及的技术较多：硅相+金属硅化物、硅铝复合材料、多孔质硅等。电解质/液中主要涉及硫化物电解质、氧化物固态电解质和聚合物电解质。

图1-1 技术分支

02 丰田专利解读

小编对丰田关注的三大技术领域进行专利的浏览和解读，整理出丰田在2024年上半年主要关注的技术点和新领域的技术创新点。

从图2-1可知，近期，固态电池是丰田的关注热点，其中硫化物固态电池占比最大，其次是氧化物固态电池。

图2-1 LG研究重点和技术创新点

小编结合同族数量、技术新颖、市场价值、市场热点等多个维度，挑选了两个代表性重点专利，来更细节的了解丰田的电池技术。

如专利CN117699802A提供了因充放电引起的体积变化小的活性物质。

CN117699802A

优选权日：2020-03-27

公开（公告）日：2024-03-15

技术手段：一种活性物质，其具有II型硅包合物晶相，在一次粒子的内部具有孔隙，细孔直径为100nm以下的孔隙的孔隙量为0.05cc/g以上且0.15cc/g以下。

一种活性物质的制造方法，其具有：准备工序，在该工序中准备具有II型硅包合物晶相的中间体；合金化工序，在该工序中在使上述Li系材料所含的Li相对于上述中间体所含的Si的摩尔比(Li/Si)为3以下的情况下使上述中间体和Li系材料进行合金化，得到合金化合物；以及Li除去工序，在该工序中从上述合金化合物除去上述Li，在一次粒子的内部形成孔隙。

原理：如图2-2(a)所示，II型硅包合物的晶相中，由多个Si元素形成包括五边形或六边形的多面体(笼)。该多面体在其内部具有能够包容Li离子等金属离子的空间。通过将金属离子插入到该空间中，能够抑制因充放电引起的体积变化。特别是全固体电池中，为了抑制因充放电引起的体积变化，一般需要赋予高的束缚压，但通过使用本公开中的活性物质，能够谋求束缚压的降低，结果能够抑制束缚夹具的大型化。

另一方面，通常的Si具有金刚石型晶相。如图2-2(b)所示，金刚石型的Si晶相中，由多个Si元素形成四面体。由于四面体在其内部不具有能够包容Li离子等金属离子的空间，所以难以抑制因充放电引起的体积变化。因此，耐久性容易恶化。

图2-2 Si晶相的概略立体图

如CN117477008A提供了能够椅子全固体电池电阻上升和电池内部短路的固体电解质片材。

CN117477008A

优先权日：2022-07-29

公开（公告）日：2024-01-30

技术问题：固体电解质片材中，在无纺布的细孔直径大的部位，有可能无法保持(无法留存)固体电解质。其结果，全固体电池的电池电阻有可能增大。

另外，在全固体电池的制造过程中，金属异物有可能混入全固体电池的材料中。金属异物通常是具有20μm的大小的金属片。如果在专利文献1所公开的固体电解质片材中混入金属异物，则进行电池化压制时，金属异物有可能将固体电解质层贯通。其结果，在全固体电池中有可能发生短路。

技术手段：固体电解质片材具备：无纺布、和在无纺布的内部配置的固体电解质，其中，无纺布的细孔直径为15μm以下，细孔直径与固体电解质的粒径的比率、即细孔直径/粒径为5.0以上。

其中无纺布的厚度为10μm以上且30μm以下，粒径为3.0μm以下，固体电解质包含硫化物固体电解质。

推测原理：金属异物通常为具有20μm的大小的金属片。在本公开中，无纺布的细孔直径为15μm以下，比金属异物的粒径小。因此，即使金属异物混入本公开的全固体电池的材料中，金属异物也难以侵入无纺布的内部。因此，在电池化压制时，金属异物难以贯通固体电解质层。其结果，推测即使金属异物混入全固体电池的内部，本公开的固体电解质片材也能够防止短路的发生。

进而，在本公开中，比率(细孔直径/粒径)为5.0以上。因此，与比率(细孔直径/粒径)不是5.0以上的情形相比，可致密地将固体电解质配置在无纺布的内部。因此，在本公开的全固体电池中，邻接的多个固体电解质的粒子之间的间隙变得更小。其结果，推测本公开的固体电解质片材能够抑制全固体电池的电池电阻。

总结及未来展望

丰田对于固态电池的研究开始时间早、技术基础高、布局专利数量大、专利持续性较好，特别是对于硫化物固态电池的研究，是值得重点关注的。

洞察丰田的技术发展及专利布局，未来丰田会持续加大对于硫化物固态电池的研究，同时也会持续推进新型氧化物固态电池的研究。

对于丰田相关新技术的推出，小编也会在第一时间进行相关专利的技术解读。下一期，小编将分析松下公司，大家敬请期待噢！

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