0 引言
党的十八大以来，我国将科技创新确立为引领发展的核心战略，明确提出“培育壮大新质生产力”的战略目标。在新能源领域，锂离子电池隔膜作为动力电池产业链“第三电极”，是新能源产业链的关键核心材料，其性能直接决定动力电池安全性与能量密度
[1-5]，是实现“双碳”目标的重要支撑。习近平总书记多次强调，新能源汽车与储能技术是新一轮科技革命的战略方向，为我国隔膜技术创新提供了根本遵循。
锂离子电池隔膜自20世纪90年代商业化以来，经历了3次技术跨越。20世纪90年代，锂离子电池商业化初期，隔膜技术主要依赖聚乙烯、聚丙烯等聚烯烃材料的单向拉伸工艺
[6-10]，这类材料虽具备良好的化学稳定性和绝缘性，但热稳定性不足成为安全隐患
[11]。随着电动汽车和储能产业的快速发展，市场对高安全性、高能量密度电池的需求推动隔膜技术持续革新。21世纪以来，通过涂覆陶瓷（如氧化铝、勃姆石）、芳纶等材料形成复合隔膜，显著提升了隔膜的热稳定性和电解液浸润性，同时兼具自关闭功能以增强电池安全性
[12]。近年来，固态电解质隔膜、耐高温聚酰亚胺隔膜等创新技术加速突破，进一步满足了快充、低温环境等极端工况需求，全球新能源汽车与储能市场整体呈现爆发式增长态势
[13-14]。中国作为全球最大的锂电生产国，已形成以恩捷股份、星源材质等企业为引领的完整产业链，并通过纳米纤维制备、超薄基膜加工等自主技术打破国际垄断
[15-17]。然而，我国隔膜产业仍面临3大核心挑战：一是基础研究薄弱，高端涂覆技术仍依赖进口，如氧化铝/芳纶复合涂层技术；二是国际标准话语权不足，核心专利海外布局覆盖率不足5%，国际标准制定参与度低；三是绿色转型压力加剧，现有聚烯烃基隔膜热稳定性难以满足固态电池需求。
在此背景下，亟须通过技术创新与制度创新双轮驱动，突破固态电解质隔膜、纳米复合功能涂层等“卡脖子”技术，构建自主可控的产业链生态。本研究旨在通过系统性的专利分析，结合我国产业现状，为我国隔膜产业从“规模领先”向“质效双升”跃迁提供理论支撑与实践路径，助力新能源产业高质量发展。
1 数据来源
本文选取Himmpat作为检索库，采用分类号和关键词相结合的方式构建专利池，从不同角度对2023年12月31日前的锂离子电池隔膜专利进行分析（最后检索时间2024年3月5日），经手工筛选和去噪，同族专利按 1 项统计，最后将获得的专利申请总量（全球：16410项；中国：8408项）作为研究分析样本。本研究使用定量和定性分析方法研究锂离子电池隔膜的申请趋势、主要申请人等。
2 锂离子电池隔膜专利分析
2.1 全球和中国专利申请量年度趋势
锂离子电池隔膜作为锂离子电池的核心组件，其发展历程与锂离子电池的产业化及下游应用紧密相关。从锂离子电池隔膜技术创新趋势来看，全球锂离子电池隔膜产业总体保持持续增长趋势，同时，可以看出，中国的申请量与全球申请量基本保持同步增长。迄今锂离子电池隔膜主要经历了4个发展阶段。1996年以前，隔膜专利申请较少，这正是锂离子隔膜材料的研发起步阶段,将1985—1995年称之为锂离子电池隔膜发展的萌芽期。1996—2010年是锂离子电池隔膜的增长期，1996年开始，随着材料科学的不断发展，隔膜材料、制备技术不断丰富。这个阶段中国自主研发成功第一只锂离子电池并建成生产线，研究机构与企业单位合力推进锂离子电池技术研究与产业发展，锂离子电池实现量产，锂离子电池隔膜作为锂离子电池的组件之一，进入产业化时代。2010—2018年是锂离子电池隔膜的快速发展期，这主要得益于国家政策对新能源汽车的大力扶持创造动。
力电池的大量需求，锂离子电池的下游应用领域从消费3C类转向新能源汽车，中国锂离子电池隔膜产量上升，相关专利申请量也逐步上升。2019年至今，是锂离子电池隔膜的高速发展期，中国锂离子电池隔膜行业在经历早期的粗放式发展以及市场出清后，市场竞争日趋激烈，行业集中度显著提升，形成寡头格局。但是在2019年，中国锂离子电池隔膜低端产能过剩，高端产能不足，导致整体申请量较2018年大大减少，而中国申请量在全球申请量中占比高，因此，在全球和中国创新趋势图中在2019年均同步下降。需要说明的是，在
图1（a）中，2023年出现小幅下降，是检索时2023年的专利部分还未公开导致，后续预计仍呈上涨趋势。从
图1（b）全球技术生命周期图可以得出相同的结论，目前全球锂离子电池隔膜正处于技术创新活跃的阶段，整体趋势向好。
2.2 专利技术布局分析
对五局流向进行分析，日本专利的海外布局重点在美国(874项)、欧洲（574项）和中国（375项），韩国专利的海外布局重点在美国（347项）和欧洲（372项），从而在日本，美国、韩国、欧洲之间形成了紧密的联系纽带。而中国尽管拥有巨大的潜在市场，但并没有吸引大量专利来华布局。
此外，对中国专利主要来源地分析可知，中国申请人在华专利申请量为7611项，占申请总量的91%，而国外申请人在华专利申请（798项）占申请总量的9%，其中，中国作为日本专利海外布局重点国家，日本申请人在华专利申请量（375项）最大，所占比例超过了一半，达到5%，而来自美国（188项）、韩国（121项）、欧洲（114项）的专利申请量分别占比2%、1%、1%。
通过以上分析可知，伴随着我国锂离子电池市场的快速发展，锂离子电池隔膜的市场需求大幅度提升。国内申请人的申请热情被极大地调动起来，纷纷在国内积极布局，与之相对的是，国外对于中国锂离子电池隔膜迅速扩大的市场并没有表现出布局热情。
2.3 全球和中国专利申请人排名
全球专利申请量排名前10位的申请人主要集中在韩国、日本和中国（
表1），其中日本占6席，中国占2席，韩国占2席，可见日本在隔膜领域具有强大的技术创新能力，专利份额具有垄断地位。韩国虽然仅占2席，但是韩国企业LG、三星的申请量位居全球前2位，占比分别为25%（873项）和17%（490项），处于第1梯队；第2梯队是日本企业，包括丰田、松下、住友和日立，专利申请量分别为334、326、324、310项；三菱、厚生新能源、旭化成、宁德新能源组成了第3梯队，专利申请量分别为258、237、236、216项。在排名前10位的申请人中，中国申请人居第8和10位，主要处于第3梯队，表明目前在隔膜领域我国还不具备全球竞争力，以及对隔膜的创新研究不足。
从中国专利的申请量排名（
表1）看，前10位均为中国申请人。在这些申请人中，厚生新能源与卓高作为隔膜行业新进入企业的典型代表，通过系统性专利战略成功实现技术突围。以2017年成立的厚生为例，成立之初即同步组建技术研究院和知识产权部门。首先，运用技术解构方法对头部企业技术链进行逆向分析，针对性布局替代性工艺专利打破技术封锁；其次，构建“实用新型+发明专利”的复合体系，在目标市场实施专利占位策略，2019—2020年即申请隔膜相关实用新型31项、发明专利112项（含授权23项），之后保持年均30~40项的持续申请节奏；更是借助智慧芽专利情报分析平台，运用大数据技术多维度监测竞争对手专利布局动态，精准识别竞品技术演进路径与核心专利布局节点，使专利资产转化为市场竞争的战略武器。这种“专利+技术”并行的创新模式，使厚生通过构建专利组合壁垒，成功完成从技术追赶者到规则制定者的角色转变，最终实现产业位势的跃升，2022—2024年连续3年位列全球隔膜出货量Top10。
此外，作为全球隔膜行业的龙头企业，恩捷2024年以近70亿m2的出货量蝉联行业首位，市场占有率持续保持在30%以上。然而在同期全国企业专利申请量榜单中，其排名仅列第6位。这一现象的形成根源在于：恩捷的专利布局主要聚焦湿法隔膜技术赛道，而同业竞争者普遍采取多技术路线并行的布局策略。这种技术路径的差异化特征，在恩捷隔膜领域专利申请的演进轨迹中得到清晰印证。
在早期发展阶段，恩捷的专利布局集中于湿法工艺的持续优化。以授权专利CN102199320B（2010年申请）为例，该技术通过创新聚合物组合物配方，显著提升了电池隔离膜的膜破温度与闭孔温度差值，同时优化了材料强度、孔径均匀性等关键指标。这种技术突破有效增强了电解液浸润性能，进而提升了电池的电流密度、循环寿命及可靠性，精准匹配了当时市场对动力电池能量密度提升的核心诉求。
进入中期发展阶段，随着锂电池技术向高能量密度方向演进，恩捷将研发重心转向涂覆隔膜与多层复合技术领域。典型代表为授权专利CN107910476B（2017年申请），该技术开发的陶瓷复合隔膜实现了耐高温性能突破，同时在机械强度、穿刺强度及热稳定性方面形成差异化优势。
近年来，面对固态电池技术革命浪潮，恩捷率先布局下一代隔膜技术。其申请专利CN116722313A（2023年申请）提出创新性电解质复合隔膜解决方案，有效解决了固态电解质层与电极界面的结合强度难题。这种技术演进路径呈鲜明的市场导向特征：从早期湿法工艺优化（对应高能量密度电池需求），到中期涂覆技术突破（解决热失控安全痛点），再至当前固态隔膜研发（适配下一代电池体系），恩捷的专利布局始终与锂电池技术迭代节奏（能量密度提升→安全性强化→固态化替代）形成战略共振。这种“技术路线跟随-引领-定义”的演进模式，充分体现了行业龙头通过专利布局引导技术路线、抢占产业制高点的发展策略。
通过对国内外专利申请数量前10申请人的调查研究，这些申请人中的至少9位都拥有电池制造产业，这一现象根植于隔膜在锂电池体系中的战略地位。作为锂离子电池4大核心材料中技术壁垒较高的组件，隔膜的性能直接决定电池产品的安全边界、能量密度、循环寿命及综合成本。该领域呈现出的专利竞争态势，主要源于以下多维驱动因素。
首要动因在于技术护城河的构建。隔膜制造涉及基体材料开发、微孔制备工艺、表面改性技术等复杂技术体系，各环节均存在显著技术门槛。头部企业通过实施专利布局以抢占技术制高点，既能在产业链关键环节建立话语权优势，又能构筑专利封锁体系，有效防范核心工艺被同业模仿。例如宁德新能源、LG等企业，通过向上游材料领域延伸实施垂直整合战略，同时采用自主研发与专利收购双轨并进的方式，既降低了对第三方供应商的技术依赖，又实现了全链条成本管控能力的提升。
前瞻性技术卡位构成第二重驱动力。在固态电池等下一代技术路线加速演进背景下，企业通过密集的专利申请可提前锁定新型隔膜技术标准（如固态电解质技术），为未来产业变革储备战略筹码。这种布局策略不仅强化技术主导权，更可通过专利交叉许可机制，与专业隔膜厂商形成技术协同网络，提升行业生态位优势。
专利储备的资本杠杆效应同样不可忽视。高质量专利组合作为企业技术实力的权威背书，能够显著增强资本市场信心，吸引战略投资者与产业合作伙伴。以宁德新能源为例，其在锂离子隔膜领域的专利布局，直观彰显其全产业链技术整合能力，这对估值提升与商业合作具有实质性推动作用。
最后，政策导向与市场需求的叠加效应进一步催化专利竞赛。全球主要经济体推行的新能源产业政策（如中国《新能源汽车产业发展规划》对关键材料国产化率的硬性要求），实质上形成倒逼机制，促使企业加大隔膜技术研发投入。
从产业演进视角审视，电池企业在隔膜领域的专利博弈本质上是产业链主导权的争夺战。这既折射出行业价值向高技术含量环节迁移的趋势，更暴露出企业在应对“卡脖子”风险、构建技术代差、可持续发展等维度的深层战略考量。这种立体化的专利竞争格局，将持续塑造全球锂离子电池产业的版图。
2.4 国内各省（自治区、直辖市）专利申请情况
国内前10省（自治区、直辖市）专利申请量如
图2所示。可以看出，仅广东省、江苏省发明专利申请量分别为1931和1187项，浙江省、安徽省、福建省、上海市、山东省和北京市、湖北省和湖南省8省、直辖市的发明专利申请量均较高，超过了国内其他省、直辖市地区发明专利申请量。通过各省、直辖市地域申请量情况也可知，在锂离子电池隔膜产业中，经济大省广东省处于领军位置，江苏省位列第2，前10位省、直辖市主要位于长三角和珠三角地区，可见长三角和珠三角地区是主要的产业聚集地，且逐渐向四周辐射，带动周围产业发展。
2.5 申请主体类型情况
在中国专利申请的所有申请人中，企业的申请量（6782项）占比最高（占总申请量的80.66%），说明隔膜领域专利申请通常以企业作为申请人提出；高校院所的申请量（1292项）占总申请量的15.37%，个人的申请量（308项）占总申请量的3.66%，说明锂离子电池隔膜技术的研发主要由企业进行主导。
校企合作是高校服务国家战略和区域经济发展的重要方式。近年来，我国高校通过校企协同创新持续突破关键技术，在新能源等战略领域产出一批重大原创成果，为创新型国家建设提供了有力支撑。通过对国内主要研究机构的核心研发团队及其研发方向进行分析可以看到，从主要研发团队（
表2）来看，厦门大学的张鹏、赵金保教授团队的研发成果最为丰硕，其在高性能锂电材料领域的研究具有典型示范意义。该团队聚焦高安全性隔膜材料设计，在国内率先实现水基单面涂覆陶瓷隔膜的规模化生产，突破了传统有机溶剂涂布工艺的高成本与环保问题。通过采用氧化铝陶瓷颗粒与聚酰亚胺黏结剂复合体系，优化涂布工艺参数（如浆料黏度、涂布速度），研制出300 ℃高温零收缩隔膜，显著降低电池热失控风险，该成果已应用于动力电池
[18-20]。厦门大学通过共建“厦门时代新能源研究院”等平台，与宁德时代开展联合技术攻关，形成“基础研究-技术开发-产业应用”的全链条创新模式，为新能源产业发展提供了高校方案。这种产学研深度融合的创新范式，不仅加速了科技成果转化，更培育出适配产业需求的高端人才，近3年已向行业输送多名专业技术人员，充分彰显高校在服务国家战略中的智库作用。
此外，从
表2可知，国内主要研发团队大多位于沿海地区，比如崔光磊、刘志宏团队来自山东省中国科学院青岛生物能源与过程研究所；张鹏、赵金宝团队来自福建省厦门大学；徐睿杰团队来自广东省广东工业大学。但是也有例外，比如中南大学则坐落在湖南。中南大学依托学科优势，构建了覆盖基础材料到系统工程的全链条研发体系，其成果在锂电领域表现尤为突出。
1）常智团队通过电流驱动电合成法，在8 μm超薄聚丙烯（PP）隔膜表面原位生长ZIF-8金属有机骨架材料，1 h内完成MOF层均匀覆盖，解决了传统超薄隔膜易被锂枝晶刺穿的问题，显著提升隔膜的电解液润湿性、机械强度和热稳定性。该技术使锂金属软包电池能量密度达354 Wh/kg，200次循环后容量保持率80%
[21-22]。
2）陈根团队通过官能团替换制备阴离子基MOFs材料UIO-SOLi，涂覆于PP隔膜后显著提升锂离子迁移数至0.82，抑制锂枝晶生长。搭载该隔膜的LiFePO
4全电池在1C倍率下600次循环后容量保持155 mAh/g
[23]。
3）陈立宝团队设计氧化石墨烯-聚环氧乙烷功能化聚丙烯隔膜，结合锂硼（LiB）复合负极，通过调控Li
+溶剂化结构及均匀电流分布，使对称电池在5 mAh/cm
2下稳定循环，库仑效率达99.7%
[24]。
4）刘久清团队通过界面聚合工艺在PEI隔膜表面构建离子选择性层，抑制锂氧电池中EMIM
+和TFSI
-的穿梭效应，使电池在0.05 mA/cm
2下稳定循环135次；此外，刘久清团队还采用界面聚合法通过控制隔膜孔径大小和改性膜表面基团极性，制备了具有锂离子选择透过性的功能隔膜，有效抑制了锂硫电池穿梭效应的发生
[25-26]。
另一高校常州大学，该校的俞强、丁永红、蒋珊教授团队主要研究锂离子电池隔膜技术。比如其团队通过将线形聚丙烯与长链支化聚丙烯熔融共混，并优化拉伸与热处理工艺，实现了高孔隙率、透气率及均匀孔结构的锂电隔膜制备，解决了传统单向拉伸工艺中孔分布均匀性与孔隙率难以兼顾、生产效率低的技术难题；通过将改性碳纳米管与有机聚合物复合形成多孔涂层，并将其涂覆于聚烯烃微孔膜表面，解决了传统涂层中无机粒子分散不均、与有机基体结合力差导致的热收缩率偏高、尺寸稳定性不足的技术难题
[27-28]。
2.6 重点申请人关键技术分析
从全球申请量排名来看，LG和三星公司位居全球前2，国内申请人排名则以江苏厚生和金力公司的申请量居首。因此，选择LG、三星公司和江苏厚生、金力公司分别作为国外和国内创新主体的代表进行关键技术分析。
作为全球锂电池隔膜技术领域的领军企业，LG凭借其深厚的研发积累和专利布局，持续引领行业创新。其代表性专利技术聚焦于热安全性与离子传导性优化：①US8409746B2通过有机/无机复合多孔薄膜设计，实现锂离子高效传导的同时，将电化学装置热安全性提高，并有效降低了界面阻抗；②CN105576172B采用交联聚烯烃技术，使隔膜收缩率降低的同时机械强度得到提升；③CN104718642B通过梯度孔径设计，优化锂离子迁移效率和抗穿刺强度。截至2024年，LG全球专利布局排名第1，隔膜产品占据高端动力电池市场主要份额。
三星公司作为技术先驱，其专利技术侧重界面稳定与高温适应性突破：①CN103178228A，通过使用熔点比丙烯均聚物熔点更低的树脂，得到具有高机械强度以及关闭性能的锂二次电池用隔膜；②JP2015122223A，在隔膜表面形成无机粒子层的技术，抑制隔板与电极的剥离，得到具有高耐热性的锂离子二次电池用隔膜；③CN104584267A，以特定尺寸分散于基于油的或基于水的溶剂的颗粒形式的黏合剂与无机颗粒选择性地混合涂覆在多孔基体上，得到可抑制高温热收缩率的有机/无机复合涂覆多孔隔膜。
江苏厚生以湿法基膜为核心构建竞争壁垒，技术主要聚焦于3~30 μm的湿法基膜和功能性涂覆隔膜：①CN111244364A，通过PVDF颗粒分级造粒技术，实现涂层孔隙率与基膜孔隙率的精准匹配，得到的PVDF涂覆隔膜，降低了电池内阻，提高了电池的循环寿命和充放电效率；②CN111180639A开发的聚乙烯-聚丙烯共聚物（PP/PE）多层复合结构锂离子电池隔膜，能够长期在非水弱酸性电解质溶液的环境中使用，提高了锂离子的传输速率和电池的比能量密度；③CN110518178A，通过在PVDF层表面覆盖PE-PVDF多孔基材，形成一种互穿网络结构的聚合物电池隔膜，具有热稳定性好、耐高温等优点。
虽然金力在申请量上低于江苏厚生，但是金力则以差异化涂覆技术实现突围，其制备的涂覆隔膜，进一步提升了隔膜的耐热性、改善了隔膜与电极之间的界面相容性、提高了电池的安全性能。代表专利包括：①CN106784542A，多层梯度涂层技术使隔膜既具备涂层隔膜对电池带来的较高的安全性，同时又能够耐高温，增加电池的整体寿命；②CN106299208A，利用石墨烯改性陶瓷浆料其作为隔膜的涂布材料，进一步提高锂离子电池在高温下的低收缩率和较高的安全性。
3 结论与建议
锂离子电池隔膜作为新能源汽车与储能产业链的核心材料，其技术发展水平直接决定能源转型的效率与安全。本研究基于全球专利数据的计量分析，结合技术生命周期理论与产业实践，系统揭示了中国锂离子电池隔膜技术的创新演进路径与竞争格局，得出以下结论。
1）全球技术竞争格局：中日韩三足鼎立，核心技术垄断显著。
全球锂离子电池隔膜技术专利申请量呈指数级增长，中日韩三国形成主导力量。韩国凭借LG、三星等企业占据全球专利申请量前两位（合计占比前10申请人总量的42%），在热稳定性、离子传导性等核心技术上形成垄断；日本企业在前10申请人中占据6席，专利布局覆盖欧美亚市场；中国以51.23%的专利总量居首，在该领域具有强烈的参与意愿，但前10申请人中仅2家中国企业，呈现量级突破但结构失衡的专利生态。技术生命周期显示，全球隔膜产业正处于高速成长期，市场竞争不断加剧，需加快专利壁垒构建。
2）中国发展现状与挑战：规模领先但质效不足。
中国隔膜产业历经“萌芽-增长-快速发展-高速发展”4阶段，形成“长三角-珠三角”双核产业集群，专利申请量占全国72%。龙头企业通过工艺创新打破国际垄断，如江苏厚生的湿法隔膜技术、金力公司的差异化涂覆技术实现国产替代。然而，仍面临3大瓶颈：①研发主体结构失衡：高校院所专利占比仅15.37%，原创性技术突破有限；②专利布局短板：中国专利海外布局覆盖率不足5%，美日韩欧在中国布局共计9%，中国市场吸引力低；③国际话语权缺失：全球前10大申请人中仅2家中国企业（排名第8、10位），LG、三星专利份额占据垄断地位。
3）产学研协同进展：局部突破与系统性不足并存。
高校院所引领关键技术突破：厦门大学张鹏团队实现陶瓷隔膜规模化生产，中南大学常智团队开发超薄PP隔膜，技术成果转化率高；企业主导研发占比80.66%，江苏厚生新能源通过湿法基膜技术构建壁垒，金力差异化涂覆技术提升安全性。然而，产学研合作集中于本地化集群（如“厦门时代研究院-宁德时代”），跨区域、跨国协同不足，制约技术转化效率。
4）未来突破路径：构建“技术-产业-生态”协同创新体系。
强化基础研究：设立专项基金攻关高分子材料界面工程、固态电解质相容性等底层技术，推动氧化铝/芳纶复合涂覆、梯度孔径设计等方向突破；鼓励企业建立研发部门，加强“基础研究-应用开发-产业化”衔接，培育原创性专利。
优化全球专利布局：实施“核心专利+外围专利”组合策略，围绕交联聚烯烃技术、梯度孔径设计等构建专利池，通过PCT途径加强欧美日韩市场布局。
深化产学研协同：推广“厦门大学-宁德时代”“常州市-常州大学”协同模式，构建“龙头企业/政府牵头+高校支撑+金融机构赋能”创新联合体；完善技术转移平台，设立专利运营基金，提升高校专利产业化率。
完善产业生态：制定行业准入标准淘汰落后产能，鼓励企业间专利共享，合作共赢，支持恩捷股份、星源材质等企业通过并购整合资源，推动长三角、珠三角建设世界级隔膜产业集群。
加强国际合作：深化中日韩新能源对话机制，联合攻关高耐热隔膜、快充技术等共性难题，积极参与国际标准制定。
5）战略启示。
锂离子电池隔膜技术的竞争本质是产业链安全与创新生态的博弈。中国需以“新型举国体制”为牵引，统筹基础研究、应用转化与市场培育，在守住规模优势的同时，加速向“质效双升”跃迁。通过技术自主创新与国际规则话语权构建，为全球新能源产业高质量发展贡献中国方案。
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