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儲能專利涌現,搶占未來技術制高點

2024-11-26 10:02:29 中關村儲能產業技術聯盟

專利不僅是企業技術創新的成果體現,更是企業研發實力和市場競爭力的重要標志。通過高質量的專利或專利組合,企業可以展示出其在特定技術領域的創新能力與市場優勢。

從公開數據看,近年來,寧德時代、陽光電源、晶科能源、海博思創、比亞迪、億緯鋰能、大連融科、上海電氣、北京普能、中科海鈉、衛藍新能源、南都電源、南方電網、遠景、新源智儲、融和元儲、南瑞繼保、科華數能、華為、國電南瑞、禾望電氣、上能電氣、四方繼保、索英電氣、雙登、天合儲能、國電南瑞、金風零碳、許繼等紛紛申請或獲得了多項專利,涉及電池、智能電網以及電力電子技術的研發與創新。

鋰電龍頭引領技術革新

寧德時代的研發團隊規模龐大,截至2023年底,研發人員已達到20604人,2023年研發投入高達184億元,擁有及正在申請的國內外專利合計29487項。

就在本月11月5日,國家知識產權局公布了寧德時代三項固態電池專利,分別為“改性固態電解質及其制備方法、固態電池及用電裝置”、“固態電解質膜及其制備方法、固態電池、用電裝置”和“固態電池單體及其制造方法”。

固態電池由于潛在的高能量密度、安全性和低成本等多維優勢,已被全球公認為下一代電池技術。寧德時代曾毓群曾公開表示,寧德時代在固態電池的研究上“算是領先一大步,或者英文叫作Second to none。

光儲龍頭構筑安全“防護墻”

陽光電源2023年研發費用達24.47億元,同比增長45%,2023年申請專利4045件。

今年9月,陽光電源2項儲能安全技術專利公布,分別為“儲能系統”、“儲能電池箱及儲能系統”。前者架構通過復用儲能系統的能量管理通信網絡,實現消防系統組網,后者的技術方案解決了現有技術中的儲能電池箱的耐火性較差的問題。

在儲能安全技術驗證方面,陽光電源勇于突破,在今年開展了全球首個電池艙真機的燃燒測試,在沒有采取任何外部火控措施的情況下,點燃四臺集裝箱式 的 PowerTitan 機組(總計 2.75MW/10MWh+)。通過氣壓感知泄爆、多層耐火結構以及雙重隔艙結構等多項先進設計,儲能柜的結構完整性得到保護,在4小時的燃燒過程中火勢沒有蔓延。

光伏龍頭強勢跨界儲能

晶科能源2023年研發投入為68.99億元,占營業收入5.81%,同比增長22.87%,2023年新增發明獲得數為1820件。

今年以來,晶科能源已申請多件儲能專利,涉及儲能柜、儲能模組、儲能電池包、儲能熱管理等多元維度。11月5日,晶科能源“一種儲能裝置和熱管理控制方法”專利申請公布。摘要顯示,該申請能夠實現對電池倉內溫度的調節,使得電池包在適宜的溫度下工作。

從早期的多晶組件到后來的單晶技術,以及當下TOPCon技術的引領者,光伏龍頭晶科能源在技術研究和創新方面十分重視。正是這種重研發的思路,晶科能源組建了龐大的儲能技術、產品研發團隊,投入大量的資源,在短期內完成了從儲能系統集成商到電芯、EMS、BMS制造商以及整個系統方案解決商的轉變。

行業“獨角獸”深化技術布局

海博思創2021年至2023年的研發投入逐年增加,分別為5,593.78萬元、9,410.02萬元和17,856.62萬元,研發人員占比超過30%。

海博思創加大儲能變流器技術方面的研究布局。8月20日,海博思創“一種儲能變流器系統及控制方法”專利申請公布,摘要顯示,該申請提供一種儲能變流器系統及控制方法。該儲能變流器系統包括儲能模塊、DC/DC模塊、DC/AC模塊、接觸器和控制器;控制器分別連接至DC/DC模塊、DC/AC模塊和接觸器,使得儲能變流器能夠直接接入不同交流電壓的電網。

今年9月24日,海博思創聯合清華大學(電力國重)組建的電化學儲能系統構網型關鍵技術聯合研究中心正式揭牌,聯合研究中心將圍繞新型儲能變流器關鍵技術研究及產品開發、新型儲能系統構網型控制技術、新型儲能系統寬頻振蕩抑制技術三大核心問題開展研究。

從儲能技術發展水平來看,中國大部分技術路線已處于全球最先進的水平。

以“鋰離子電池”為主題詞,在國家知識產權局官網檢索得出53440項專利,代表性企業包括寧德時代、比亞迪、億緯鋰能等。

就在11月12日,這三家企業在電池技術專利申請均獲進展,涉及電池能量密度、電池極片及電解液性能提升。

寧德時代“電池單體、電池及用電裝置”專利申請摘要顯示,此申請公開了一種電池單體、電池及用電裝置,電極端子和極耳可以在第一方向上共用一部分空間,從而可以有效減少電極端子凸出外殼的部分的尺寸,減少電池單體的整體尺寸,同時可以充分利用主體部與外殼之間的空間,提高空間的利用率,在電池單體尺寸一定的基礎上,有利于增大容納主體部的空間,進而有利于提高電池單體的能量密度。

比亞迪“一種電池極片及其制備方法、電池和用電裝置”專利申請摘要顯示,根據此申請的電池極片,在制備漿料的階段加入交聯劑,利用烘干時的高溫使得粘接劑與交聯劑發生交聯反應,這樣既能夠利用粘接劑未交聯前給漿料帶來的低粘度,從而能夠增加活性材料的用量,提高漿料固含量,又能夠實現粘接劑交聯后為極片帶來的高粘接強度,尤其是極片與集流體之間的粘接強度適宜。

億緯鋰能“一種電解液、電池”專利申請摘要顯示,該發明提供一種電解液、電池,電解液包括鋰鹽、有機溶劑、碳酸酯類添加劑、第一功能添加劑。該電解液可以進一步提高負極界面穩定性以及電解液的使用過程中的穩定性,減少界面副反應,優化電池高溫存儲性能以及常溫、高溫循環性能。

以“液流電池”為主題詞,在國家知識產權局官網檢索得出3840項專利。代表企業包括大連融科、上海電氣、北京普能等。

10月11日,大連融科獲得“一種鐵釩液流電池電解液、制備方法及液流電池”專利授權。摘要顯示,專利包括:正極電解液和負極電解液;正極電解液包括鐵離子和第一釩離子;負極電解液包括第二釩離子,且負極電解液中不含有鐵離子;電解液滿足:C2>C3,且(C1+C2)×V1=C3×V2。當滿足C2≥C3,且(C1+C2)×V1=C3×V2的范圍時,可以保證正極電解液、負極電解液中至少一者的金屬離子能夠完全參與反應,由于金屬離子可以充分被利用,從而保證了最大放電能量,以提供了電解液的能量密度;此外,由于負極電解液中不存在鐵離子,因此不會存在鐵離子向正極遷移的問題,這樣使得正負極可充電活性物質的量達到平衡,能進一步提高電池的放電容量。

7月12日,北京普能“一種應用于液流電池系統的混液系統及方法”專利申請公布。摘要顯示,液流電池系統包括至少兩個液流電池模塊,每個液流電池模塊包括:正極、負極儲液罐,正極、負極儲液罐依次排列得到正極、負極儲液罐區域,混液系統包括:電池管理模塊,與正極、負極儲液罐區域分別對應設置的混合器、電泵,每個儲液罐的出液管路上設置有第一閥門;電池管理模塊在檢測到電池模塊之間的SOC偏差大于預設閾值時,向混合器、電泵發送啟動指令,并向每個儲液罐區域中至少兩個目標儲液罐的第一閥門發送打開指令;混合器對目標儲液罐的電解液進行混合;電泵對電解液進行抽取,并將經過混合的電解液輸送回目標儲液罐。此申請實施例對儲液罐中的電解液實現了混合,保持了充放電平衡。

10月18日,上海電氣“用于雙極液流儲能的逆變艙系統”專利公告。摘要顯示,該實用新型逆變艙包括高壓室、變壓器室和低壓室,高壓室集成環網柜,包含進線柜、計量柜、PT柜、出線柜,進線柜用于連接外部電網,并配置高壓斷路器和隔離開關實現本系統和電網的分斷,計量柜集成計量電能表,并將采樣的電能數據實時傳送至后臺,PT柜實現高壓電壓的測量,并提供測量表計的電壓回路,出線柜連接環網柜至升壓變壓器;變壓器室放置一臺升壓變壓器,低壓室集成儲能變流器、直流變換器、隔離變壓器、雙電源轉換開關、UPS、BMS和配電柜。本實用新型逆變艙系統適用于大功率液流儲能項目,通過集成升壓變和環網柜,可直接接入10kV電網。

以“鈉離子電池”為主題詞,在國家知識產權局官網檢索得出7716項專利。代表企業包括中科海鈉、寧德時代、比亞迪等。

11月12日,中科海納獲得“電池外殼、電池和用電設備”專利授權。摘要顯示,該實用新型的電池外殼,通過在容納腔的內壁面設置適于容納電解液的容納部,可以有效增大電池外殼內電解液的存儲空間,從而有利于極芯充分浸入電解液,可以有效提高電池的循環性能,有利于高裝配比的電池保持良好的循環性能。

11月12日,寧德時代“正極極片及其制備方法、鈉離子電池、電池模塊、電池包”專利申請公布。摘要顯示,申請涉及一種正極極片,通過在正極集流體和正極膜層之間設置補鈉層,并控制補鈉層的厚度與正極膜層的厚度滿足一定關系,能夠提高鈉離子電池的體積能量密度。

9月20日,比亞迪“一種三相復合儲鈉材料及其制備方法和應用”專利申請公布。摘要顯示,本申請的實施例所提供的三相復合儲鈉材料中的FeS、V3S4和C各部分材料之間的協同作用,能夠較好提升三相復合儲鈉材料作為電極材料的循環穩定性和倍率性能,進而降低鈉離子電池在充放電時電化學性能下降的速度。

以"固態電池"為主題詞,在國家知識產權局官網檢索得出3377項專利,代表企業包括衛藍新能源、南都電源等。

10月1日,衛藍新能源“一種鹵化物固態電解質制備方法、固態電池極片制備方法及固態電池"專利申請公布。摘要顯示,該方法制備的電解質粒度均勻,具有較高離子電導率,且應用于電池后無需球磨,降低能耗,可大規模產業化生產。該發明還提供了一種固態電池極片的制備方法,其不需要另外加入固態電解質,將兩個反應溶液混合后浸入正極極片,通過反應在原始極片層表面原位制成固態電解質層,從而使得到的固態電池極片界面更加牢固。

10月1日,南都電源“一種稀土硫化物固態電解質、制備方法及其應用”專利申請公布。摘要顯示,發明公開了一種稀土硫化物固態電解質、制備方法及其應用,屬于鋰離子電池技術領域,稀土硫化物固態電解質的化學組成為:Li10A1?0.75xBxP2S12,其中,0.01≤x≤0.2;其中A選自硅元素、錫元素中的一種;B選自鈰元素、鑭元素、釹元素、釤元素、鈧元素中的一種或多種。本發明公開的一種稀土硫化物固態電解質,將稀土元素摻雜進Li10AP2S12(A為Si、Sn)硫化物固態電解質中,不僅有效提高了固態電解質的離子電導率,并且組裝成鋰離子電池后還表現出優異的循環性能。

儲能技術百花齊放,已成為平衡能源供需、提高電力系統穩定性和靈活性的關鍵解決方案大規。大規模新能源的接入對電力調度、電力接入、電網運行提出更高要求,使得虛擬電廠、微電網等智能電網技術以及構網型等電力電子技術的研發和創新也格外受到關注。

以“虛擬電廠”為主題詞,在國家知識產權局官網檢索得出1766項專利,申請企業涉及南方電網、陽光電源、遠景、新源智儲、融和元儲、南瑞繼保、寧德時代、沃太能源等。

以“構網型”為主題詞,在國家知識產權局官網檢索得出1766項專利,申請企業涉及陽光電源、科華數能、華為、國電南瑞、禾望電氣、上能電氣、四方繼保等。

以“微電網/微網”為主題詞,在國家知識產權局官網檢索得出7432項專利,申請企業涉及陽光電源、索英電氣、華為、雙登、天合儲能、國電南瑞、禾望電氣、金風零碳、許繼、南瑞繼保等。




責任編輯: 李穎

標簽:儲能專利,未來技術制高點