发明创造名称:正极片以及包括该正极片的锂离子电池
外观设计名称:
决定号:185663
决定日:2019-07-16
委内编号:1F273570
优先权日:
申请(专利)号:201510615797.0
申请日:2015-09-24
复审请求人:宁德时代新能源科技股份有限公司
无效请求人:
授权公告日:
审定公告日:
专利权人:
主审员:尹朝丽
合议组组长:王芳
参审员:郑伟伟
国际分类号:H01M4/64,H01M4/36,H01M4/62,H01M10/0525
外观设计分类号:
法律依据:专利法第22条第3款
决定要点
:一项权利要求与作为最接近现有技术的对比文件相比存在区别技术特征,如果一部分区别技术特征被另一篇对比文件公开,且该对比文件给出相应的技术启示;另一部分区别技术特征是本领域公知常识,则本领域技术人员有动机在该作为最接近的现有技术的对比文件的基础上结合该另一篇对比文件和公知常识得到权利要求的技术方案,则该权利要求不具备创造性。
全文:
本复审请求涉及申请号为201510615797.0,名称为“正极片以及包括该正极片的锂离子电池”的发明专利申请(下称“本申请”)。申请人为宁德时代新能源科技股份有限公司。本申请的申请日为2015年09月24日,公开日为2015年11月25日。
经实质审查,国家知识产权局原审查部门于2018年10月31日发出驳回决定,驳回了本申请,其理由是:权利要求1-8不具备专利法第22条第3款规定的创造性。主要理由如下:
权利要求1请求保护一种正极片,对于第一正极活性材料选自磷酸锂盐、尖晶石锂盐中的一种或多种、第二正极活性材料选自钴酸锂的技术方案,权利要求1与对比文件3(CN1725548A,公开日为2006年01月25日)相比,区别技术特征为于第一活性物质层与第二活性物质层之间设置包含有碳材料和粘结剂的缓冲层,在所述缓冲层中,所述粘结剂为选自羧甲基纤维素钠、聚丙烯腈、聚丙烯酸、聚苯乙烯丁二烯共聚物、聚乙烯醇、聚氨酯、聚烯酸酯、聚偏氟乙烯、环氧树脂以及氯化橡胶中的一种或多种,所述碳材料的总重量与所述粘结剂的总重量比为1:9~9:1。基于该区别技术特征,权利要求1实际解决的技术问题是:如何降低正极活性材料层之间的内阻以提高电池的循环性能。然而,对比文件1(CN103633289A,公开日为2014年03月12日)公开了上述区别技术特征中的大部分技术特征,且给出了在两层正极活性材料层之间设置包含有碳材料和粘结剂的导电层以降低内阻从而提高电池循环性能的技术启示。导电材料层中粘合剂的含量是本领域技术人员根据导电材料层粘结性的需要而可相应调整的其余粘结剂羧甲基纤维素钠、聚丙烯腈、聚丙烯酸、聚苯乙烯丁二烯共聚物、聚乙烯醇、聚氨酯、聚烯酸酯、环氧树脂以及氯化橡胶也是本领域中粘结剂的常规选择。由此可知,相对于对比文件3、对比文件1及本领域公知常识的结合,权利要求1不具备创造性。此外,在对比文件3公开了第一正极活性材料选自磷酸锂盐、尖晶石锂盐的基础上,选择与磷酸锂盐、尖晶石锂盐过充电阻增加性质类似的硅酸锂盐作为第一正极活性物质对于本领域技术人员来说是容易想到的,在对比文件3公开了第2正极活性材料为钴酸锂的基础上,选择其它如镍酸锂、含有Ni、Co、Mn的三元锂化物、含有Ni、Co、Al的三元锂化物的本领域内比容量较高的正极活性材料作为第二正极活性材料对于本领域技术人员来说是容易想到的,并且掺杂和/或包覆也是本领域中对正极材料改性的常规手段。因此,权利要求1中的上述技术方案也不具备创造性。另外,对于第一正极活性材料选自磷酸锂盐、第二正极活性材料选自钴酸锂的技术方案,对比文件4(CN202268433U,公告日为2012年06月06日)也公开了一种锂离子电池磷酸铁锂-钴酸锂复合正极极片,权利要求1与对比文件4相比,区别技术特征为于第一活性物质层与第二活性物质层之间设置包含有碳材料和粘结剂的缓冲层。基于该区别技术特征,权利要求1实际解决的技术问题是:如何降低正极活性材料层之间的内阻以提高电池的循环性能。然而,对比文件1给出了在两层正极活性材料层之间设置包含有碳材料和粘结剂的导电层以降低内阻从而提高电池循环性能的技术启示。导电材料层中粘合剂的含量是本领域技术人员根据导电材料层粘结性的需要而可相应调整的,并且,羧甲基纤维素钠、聚丙烯腈、聚丙烯酸、聚苯乙烯丁二烯共聚物、聚乙烯醇、聚氨酯、聚烯酸酯、环氧树脂以及氯化橡胶也是本领域中粘结剂的常规选择。权利要求1所要求保护的上述技术方案相对于对比文件4和对比文件1及本领域公知常识的结合也不具备创造性。从属权利要求2-5的附加技术特征或被对比文件3公开或属于本领域常规选择,因此,权利要求2-5也不具备创造性。从属权利要求6-7的附加技术特征是本领域技术人员出于优化电极片电化学性能的需要并根据掌握的本领域普通技术知识而通过合理的分析及有限的试验可以得到的。因此,权利要求6-7也不具备创造性。权利要求8请求保护一种锂离子电池,其中权利要求1~7中任一项所述的正极片相对于对比文件3和对比文件1不具备创造性,并且,对比文件3还公开了一种非水电解质电池;并公开了本申请涉及的锂离子电池。因此,当其引用的权利要求不具备创造性时,权利要求8也不具备创造性。
驳回决定所依据的文本为申请日2015年09月24日提交的说明书摘要、说明书第1-116段;2018年02月28日提交的权利要求第1-8项。驳回决定所针对的权利要求书如下:
“ 1. 一种正极片,其特征在于,包括正极集流体以及设置在正极集流体上的由包含有第一正极活性材料的第一活性物质层、包含有碳材料和粘结剂的缓冲层和包含有第二正极活性材料的第二活性物质层组成的结构,所述缓冲层置于第一活性物质层与第二活性物质层之间;
所述第一正极活性材料选自磷酸锂盐、硅酸锂盐、尖晶石锂盐以及上述磷酸锂盐、硅酸锂盐、尖晶石锂盐被掺杂和/或包覆后形成的正极材料中的一种或多种;
所述第二正极活性材料为选自钴酸锂、镍酸锂、含有Ni、Co、Mn的三元锂化物、含有Ni、Co、Al的三元锂化物以及上述钴酸锂、镍酸锂、含有Ni、Co、Mn的三元锂化物、含有Ni、Co、Al的三元锂化物被掺杂和/或包覆后形成的正极材料中的一种或多种;
在所述缓冲层中,所述粘结剂为选自羧甲基纤维素钠、聚丙烯腈、聚丙烯酸、聚苯乙烯丁二烯共聚物、聚乙烯醇、聚氨酯、聚烯酸酯、聚偏氟乙烯、环氧树脂以及氯化橡胶中的一种或多种,所述碳材料的总重量与所述粘结剂的总重量比为1:9~9:1。
2. 根据权利要求1所述的正极片,其特征在于,所述第一正极活性物质材料为选自LiM’xM1-xPO4、Li2M’x’Q1-x’SiO4、LiM’x”M2-x”O4以及选用碳材料、无机化合物A对LiM’xM1-xPO4、Li2M’x’Q1-x’SiO4、LiM’x”M2-x”O4进行包覆后形成的材料中的一种或多种,其中,M选自Mn、Fe、Co、Ni中的至少一种,Q选自Mn、Fe、Co、Ni中的至少一种,M’为选自Al、Cr、Mg、Zr、Mo、V、Ti、B、F和Y中的一种或多种,所述无机化合物A选自Al2O3、AlF3、AlPO4、Li3PO4、Li4P2O7、ZrO2、MgO、TiO2、Y2O3、LiAlO2和LiNiPO4中的一种或多种,0≤x≤0.25、0≤x’≤0.25、0≤x”≤0.25。
3. 根据权利要求1所述的正极片,其特征在于,所述第二正极活性材料为选自LiaQ’zCo1-zO2、LiaQ’z’Ni1-z’O2、LiaQ’z”NiyMny’Co1-y-y’-z”O2、LiaQ”z”’Niy”Aly”’Co1-y”-y”’-z”’O2以及选用碳材料或无机化合物B对上述LiaQ’zCo1-zO2、LiaQ’z’Ni1-z’O2、LiaQ’z”NiyMny’Co1-y-y’-z”O2、LiaQ”z”’Niy”Aly”’Co1-y”-y”’-z”’O2包覆后所形成的材料中的一种或多种,其中, Q’为选自Al、Cr、Mg、Zr、Mo、V、Ti、B、F和Y中的一种或多种,Q”为选自Cr、Mg、Zr、Mo、V、Ti、B、F和Y中的一种或多种,无机化合物B选自Al2O3、AlF3、AlPO4、Li3PO4、Li4P2O7、ZrO2、MgO、TiO2、Y2O3、LiAlO2和LiNiPO4中的一种或多种,0≤z≤0.25、0≤z’≤0.25、0≤z”≤0.25、0≤z”’≤0.25、0<><><><><><><><><><><><>
4. 根据权利要求1所述的正极片,其特征在于,在所述第一活性物质层和第二活性物质层中均包含正极粘结剂和正极导电剂。
5. 根据权利要求1~4中任一项所述的正极片,其特征在于,所述碳材料为选自炭黑、石墨、碳纤维、碳纳米管、石墨烯、介孔有序碳以及活性炭中的一种或多种。
6. 根据权利要求1所述的正极片,其特征在于,所述第一活性物质层的厚度为0.1~200微米;所述第二活性物质层的厚度为0.1~250微米;所述缓冲层的厚度为0.1~30微米。
7. 根据权利要求6所述的正极片,其特征在于,所述第一活性物质层的厚度为5~50微米;所述缓冲层的厚度为0.5~30微米;所述第二活性物质层的厚度为50~100微米。
8. 一种锂离子电池,其特征在于,包括权利要求1~7中任一项所述的正极片。”
申请人(下称“复审请求人”)对上述驳回决定不服,于2019年02月14日向国家知识产权局提出了复审请求,同时修改了权利要求书,将权利要求1中的“包含有碳材料和粘结剂的缓冲层”修改为“由碳材料和粘结剂组成的缓冲层”;将权利要求1中的“在所述缓冲层中,所述粘结剂为选自羧甲基纤维素钠、聚丙烯腈、聚丙烯酸、聚苯乙烯丁二烯共聚物、聚乙烯醇、聚氨酯、聚烯酸酯、聚偏氟乙烯、环氧树脂以及氯化橡胶中的一种或多种”删除并补入权利要求5中,将“所述碳材料的总重量与所述粘结剂的总重量比为1:9~9:1”删除;将权利要求5的附加技术特征删除并补入权利要求1。复审请求人认为:在修改后权利要求1的正极片中,包括设置于第一活性物质层与第二活性物质层之间的仅由碳材料和粘结剂组成的缓冲层,而且该缓冲层中所含的碳材料为选自炭黑、碳纳米管、石墨烯、介孔有序碳中的至少两种。可以实现如下非显而易见的显著的技术效果,即:由于缓冲层中粘结剂不导电,为了使第一活性物质层与第二活性物质层具有更好的电子传导特性,相比于仅含有单一形态的碳材料形成的导电网络,至少含有两种形态的碳材料形成的导电网络在空间上连通性更好,更有利于第二活性物质层中的电子快速通过缓冲层和第一活性物质层、被集流体收集,由此形成的电芯不仅安全性能较好、同时可以避免极化增加和放电时内阻的增加,更加有利于提升电池的循环性能。复审请求时新修改的权利要求书如下:
“1. 一种正极片,其特征在于,包括正极集流体以及设置在正极集流体上的由包含有第一正极活性材料的第一活性物质层、由碳材料和粘结剂组成的缓冲层和包含有第二正极活性材料的第二活性物质层组成的结构,所述缓冲层置于第一活性物质层与第二活性物质层之间;
所述第一正极活性材料选自磷酸锂盐、硅酸锂盐、尖晶石锂盐以及上述磷酸锂盐、硅酸锂盐、尖晶石锂盐被掺杂和/或包覆后形成的正极材料中的一种或多种;
所述第二正极活性材料为选自钴酸锂、镍酸锂、含有Ni、Co、Mn的三元锂化物、含有Ni、Co、Al的三元锂化物以及上述钴酸锂、镍酸锂、含有Ni、Co、Mn的三元锂化物、含有Ni、Co、Al的三元锂化物被掺杂和/或包覆后形成的正极材料中的一种或多种;
所述缓冲层中所含的碳材料为选自炭黑、碳纳米管、石墨烯、介孔有序碳中的至少两种。
2. 根据权利要求1所述的正极片,其特征在于,所述第一正极活性物质材料为选自LiM’xM1-xPO4、Li2M’x’Q1-x’SiO4、LiM’x”M2-x”O4以及选用碳材料、无机化合物A对LiM’xM1-xPO4、Li2M’x’Q1-x’SiO4、LiM’x”M2-x”O4进行包覆后形成的材料中的一种或多种,其中,M选自Mn、Fe、Co、Ni中的至少一种,Q选自Mn、Fe、Co、Ni中的至少一种,M’为选自Al、Cr、Mg、Zr、Mo、V、Ti、B、F和Y中的一种或多种,所述无机化合物A选自Al2O3、AlF3、AlPO4、Li3PO4、Li4P2O7、ZrO2、MgO、TiO2、Y2O3、LiAlO2和LiNiPO4中的一种或多种,0≤x≤0.25、0≤x’≤0.25、0≤x”≤0.25。
3. 根据权利要求1所述的正极片,其特征在于,所述第二正极活性材料为选自LiaQ’zCo1-zO2、LiaQ’z’Ni1-z’O2、LiaQ’z”NiyMny’Co1-y-y’-z”O2、LiaQ”z”’Niy”Aly”’Co1-y”-y”’-z”’O2以及选用碳材料或无机化合物B对上述LiaQ’zCo1-zO2、LiaQ’z’Ni1-z’O2、LiaQ’z”NiyMny’Co1-y-y’-z”O2、LiaQ”z”’Niy”Aly”’Co1-y”-y”’-z”’O2包覆后所形成的材料中的一种或多种,其中,Q’为选自Al、Cr、Mg、Zr、Mo、V、Ti、B、F和Y中的一种或多种,Q”为选自Cr、Mg、Zr、Mo、V、Ti、B、F和Y中的一种或多种,无机化合 物B选自Al2O3、AlF3、AlPO4、Li3PO4、Li4P2O7、ZrO2、MgO、TiO2、Y2O3、LiAlO2和LiNiPO4中的一种或多种,0≤z≤0.25、0≤z’≤0.25、0≤z”≤0.25、0≤z”’≤0.25、0<><><><><><><><><><><><>
4. 根据权利要求1所述的正极片,其特征在于,在所述第一活性物质层和第二活性物质层中均包含正极粘结剂和正极导电剂。
5. 根据权利要求1~4中任一项所述的正极片,其特征在于,所述粘结剂为选自羧甲基纤维素钠、聚丙烯腈、聚丙烯酸、聚苯乙烯丁二烯共聚物、聚乙烯醇、聚氨酯、聚烯酸酯、聚偏氟乙烯、环氧树脂以及氯化橡胶中的一种或多种。
6. 根据权利要求1所述的正极片,其特征在于,所述第一活性物质层的厚度为0.1~200微米;所述第二活性物质层的厚度为0.1~250微米;所述缓冲层的厚度为0.1~30微米。
7. 根据权利要求6所述的正极片,其特征在于,所述第一活性物质层的厚度为5~50微米;所述缓冲层的厚度为0.5~30微米;所述第二活性物质层的厚度为50~100微米。
8. 一种锂离子电池,其特征在于,包括权利要求1~7中任一项所述的正极片。”
经形式审查合格,国家知识产权局于2019年02月20日依法受理了该复审请求,并将其转送至原审查部门进行前置审查。
原审查部门在前置审查意见书中认为,碳纳米管、石墨烯以及介孔有序碳是本领域中常用的导电剂,选择上述碳材料用于上述缓冲层对于本领域技术人员来说是容易想到的。并且,对比文件1已经教导了导电层中的导电剂可选择几种碳材料,其理应也具有如复审请求人在意见陈述中认为的“相比于仅含有单一形态的碳材料,至少含有两种形态的碳材料形成的导电网络在空间上连通性更好,更有利于第二活性物质层中的电子快速通过缓冲层和第一活性物质层、被集流体收集”等效果。因而坚持原驳回决定。
随后,国家知识产权局成立合议组对本案进行审理。
合议组于2019 年04 月03 日向复审请求人发出复审通知书,指出:权利要求1-8不具备专利法第22条第3款规定的创造性,针对复审请求人的意见,合议组认为:对比文件1公开了附着在第一活性材料层上的第二导电材料层及附着在第二导电材料层上的第二活性材料层,且第二导电材料层为导电剂与粘合剂的混合物,所述导电剂选自乙炔黑、导电碳黑或导电石墨中的一种或几种。可见对比文件1公开了仅由碳材料和粘结剂组成的缓冲层,并且其中的碳材料可以为一种也可以为多种。此外碳纳米管、石墨烯、介孔有序碳都是本领域常用的导电碳材料,其单独或与其他碳材料混合使用都是很常见的,因此,结合对比文件1选择炭黑、碳纳米管、石墨烯、介孔有序碳中的至少两种使用是本领域技术人员容易想到的,而不需要付出创造性劳动,其技术效果也是本领域技术人员可以预期的。
复审请求人于2019 年05 月20日提交了意见陈述书,且修改了权利要求书,将权利要求5的附加技术特征补入权利要求1中,删除权利要求5,并将复审请求时删除的权利要求1中的技术特征“所述碳材料的总重量与所述粘结剂的总重量比为1:9~9:1”重新补入权利要求1,适应性修改权利要求编号。复审请求人认为:(1)权利要求1中限定了粘结剂的种类和粘结剂与碳材料的比例,这些对比文件1中没有限定。(2)对比文件1中第二导电材料层与上述区别技术特征中的缓冲层的作用不同。对比文件1中的第二导电材料层主要作用是导电,粘结剂的作用主要用于粘合;而本申请中的缓冲层能减小电池在循环过程中由于活性物质层的膨胀不同而引起的界面破坏,提高电池的循环性能。而且缓冲层的粘结剂除了粘结作用外,还会在温度升高时会发生膨胀、破坏导电层网络,使电池极化增加,降低短路电流,从而起到减小热失控的作用,大大提升电池的安全性。(3)两种导电剂的使用更有利于安全性能和循环性能的提高。
在上述程序的基础上,合议组认为本案事实已经清楚,可以作出审查决定。
二、决定的理由
审查文本的认定
复审请求人于2019年05月20日答复复审通知书时提交了修改后的权利要求书,经审查,上述修改符合专利法第33条以及专利法实施细则第61条第1款的规定。因此,本决定所依据的文本为:申请日2015年09月24日提交的说明书摘要、说明书第1-116段;2019年05月20日提交的权利要求第1-7项。
关于创造性
专利法第22条第3款规定:创造性,是指与现有技术相比,该发明具有突出的实质性特点和显著的进步,该实用新型具有实质性特点和进步。
一项权利要求与作为最接近现有技术的对比文件相比存在区别技术特征,如果一部分区别技术特征被另一篇对比文件公开,且该对比文件给出相应的技术启示;另一部分区别技术特征是本领域公知常识,则本领域技术人员有动机在该作为最接近的现有技术的对比文件的基础上结合该另一篇对比文件和公知常识得到权利要求的技术方案,则该权利要求不具备创造性。
本复审通知书引用原审查部门在驳回决定和复审通知书中所引用的对比文件1、对比文件3和对比文件4作为现有技术,即:
对比文件1:CN103633289A,公开日为2014年03月12日;
对比文件3:CN1725548A,公开日为2006年01月25日;
对比文件4:CN202268433U,公开日为2012年06月06日。
2.1、权利要求1不具备专利法第22条第3款规定的创造性。
权利要求1请求保护一种正极片,对比文件3公开了一种正极片,并具体公开了以下内容(参见说明书第2页第29行至第6页第30行,第9页第20行至第10页第6行,第34页第17行至第36页第6行,图1-4):所述正极片包括正极集流体以及设置在正极集流体上的两层正极活性物质层。作为正极活性物质,可以为钴酸锂、尖晶石锰酸锂或者橄榄石型磷酸锂化合物,也可以是镍酸锂、层状锂镍化合物等。为了充分提高电池安全性,尤其是过充电时的安全性,作为正极最表面层(即第二正极活性物质层)的正极活性物质优选使用过充电过程电阻率升高相对较小的活性材料,例如钴酸锂;作为除所述正极表面层的其他层(即第一正极活性物质层)的正极活性物质优选使用过充电过程电阻率升高较大的活性材料,例如尖晶石锰酸锂和/或橄榄石型磷酸铁锂。正极构造可以为2层或者3层以上。并且在对比文件3的表9中列出了上述几种活性物质在过充电时的电阻增加量以供合理选用。作为橄榄石型磷酸锂化合物LiMPO4,M包括从Fe、Ni、Mn中选择的至少一种。
(1)对于权利要求1中第一正极活性材料选自磷酸锂盐、尖晶石锂盐中的一种或多种、第二正极活性材料选自钴酸锂、碳材料为炭黑的技术方案,其与对比文件3相比区别技术特征为:于第一活性物质层与第二活性物质层之间设置包含有碳材料和粘结剂的缓冲层,所述缓冲层中所含的碳材料为选自炭黑、碳纳米管、石墨烯、介孔有序碳中的至少两种;所述缓冲层中所含的粘结剂为选自羧甲基纤维素钠、聚丙烯腈、聚丙烯酸、聚苯乙烯丁二烯共聚物、聚乙烯醇、聚氨酯、聚烯酸酯、聚偏氟乙烯、环氧树脂以及氯化橡胶中的一种或多种,所述缓冲层中的所述碳材料的总重量与所述粘结剂的总重量比为1:9~9:1。基于该区别技术特征,权利要求1实际解决的技术问题是:如何降低正极活性材料层之间的内阻以提高电池的循环性能。
对比文件1公开了一种正极片,并具体公开了以下技术特征(参见说明书第0004-0008、0014-0032段):该正极包括导电基体和涂覆于该导电基体表面的材料层,其中,材料层包括附着在导电基体上的第一导电材料层、附着在第一导电材料层上的第一活性材料层、附着在第一活性材料层上的第二导电材料层及附着在第二导电材料层上的第二活性材料层;本发明的技术方案在保证高能量密度的同时,能够使正极片电解液浸润性更好,循环性能好,内阻更低,倍率性能和高温储存性能更优;特别是导电基体上及两层压实密度不同的活性材料层之间设置导电材料层,不仅能克服正极活性材料本身导电性能差的问题,能很好的降低电池内阻;第二导电材料层为导电剂与粘合剂的混合物(即本申请的缓冲层);所述导电剂选自乙炔黑、导电碳黑或导电石墨中的一种或几种。对比文件1还公开了粘结剂的种类为本领域技术人员所公知的各种应用于电池正极中粘结剂,例如含氟树脂和聚烯烃化合物如聚偏二氟乙烯(PVDF),且公开了(参见说明书第0051段)PVDF与导电碳黑的比例为10:90。可见,对比文件1公开了上述区别技术特征中的一部分,给出了在两层正极活性材料层之间设置包含碳材料和粘结剂的导电层以降低内阻从而提高电池循环性能的技术启示。对比文件1公开了“所述导电剂选自乙炔黑、导电碳黑或导电石墨中的一种或几种”,也给出了碳材料可以为一种也可以为多种的技术启示,此外,碳纳米管、石墨烯、介孔有序碳都是本领域常用的导电碳材料,其单独或混合使用都是很常见的。因此,结合对比文件1选择上述几种碳材料中的两种以上使用是本领域技术人员容易想到的,而不需要付出创造性劳动。其余羧甲基纤维素钠、聚丙烯腈、聚丙烯酸、聚苯乙烯丁二烯共聚物、聚乙烯醇、聚氨酯、聚烯酸酯、环氧树脂以及氯化橡胶也是本领域常用的粘结剂。综上可知,在对比文件3的基础上结合对比文件1和本领域公知常识得到权利要求1的技术方案对于本领域技术人员来说是显而易见的,权利要求1中的上述技术方案不具备突出的实质性特点和显著的进步,不具备专利法第22条第3款规定的创造性。
(2)对于权利要求1包含其余第一正极活性物质、或其余第二正极活性物质的技术方案。该技术方案与对比文件3的区别技术特征还在于:第一正极活性材料选自硅酸锂盐以及上述磷酸锂盐、硅酸锂盐、尖晶石锂盐被掺杂和/或包覆后形成的正极材料中的一种或多种;或者,所述第二正极活性材料为选自镍酸锂、含有Ni、Co、Mn的三元锂化物、含有Ni、Co、Al的三元锂化物以及上述钴酸锂、镍酸锂、含有Ni、Co、Mn的三元锂化物、含有Ni、Co、Al的三元锂化物被掺杂和/或包覆后形成的正极材料中的一种或多种。然而在对比文件3公开了第一正极活性材料选自磷酸锂盐、尖晶石锂盐的基础上,选择与磷酸锂盐、尖晶石锂盐过充电阻增加性质类似的硅酸锂盐作为第一正极活性物质对于本领域技术人员来说是容易想到的,并且掺杂和/或包覆也是本领域中对正极材料改性的常规手段,选择经掺杂和/或包覆的上述锂盐作为第一正极活性物质对于本领域技术人员来说也是容易想到的。对比文件3(参见说明书第34页第27-30行,表9):还公开了其他正极活性物质如镍酸锂、层状锂镍化合物以及相应的电阻增加量。在此基础上,本领域技术人员能够想到选择镍酸锂、含有Ni、Co、Mn的三元锂化物、含有Ni、Co、Al的三元锂化物以及其他的混合物作为第二正极活性材料,并且掺杂和/或包覆也是本领域中对正极材料改性的常规手段,选择经掺杂和/或包覆的上述锂盐作为第二正极活性物质对于本领域技术人员来说也是容易想到的。综上,在对比文件3的基础上结合对比文件1和本领域公知常识得到权利要求1中的上述技术方案也是显而易见的,该技术方案不具备突出的实质性特点和显著的进步,不具备专利法第22条第3款规定的创造性。
另外,对于第一正极活性材料选自磷酸锂盐、第二正极活性材料选自钴酸锂的技术方案,其相对于对比文件4和对比文件1以及公知常识的结合也不具备创造性。具体理由如下:
对比文件4公开了一种锂离子电池磷酸铁锂-钴酸锂复合正极极片,并具体公开了以下内容(参见权利要求1及说明书第3段):由钴酸锂正极活性物质涂层(1a)、磷酸铁锂正极活性物质涂层(1b)、正极集流体铝箔(2)及镍带或镀镍钢带极耳(3)构成,第一层钴酸锂正极活性物质涂层(1a)通过涂布工艺涂覆于正极集流体铝箔(2)上,第二层磷酸铁锂正极活性物质涂层(1b)通过涂布工艺涂敷于第一层钴酸锂正极活性物质涂层(1a)之上;磷酸铁锂-钴酸锂复合正极极片,能够有效地提高锂离子电池的放电容量、提高了锂离子电池的大电流放电效果,并有效地延长锂离子电池使用寿命。
可见,权利要求1对于第一正极活性材料选自磷酸锂盐、第二正极活性材料选自钴酸锂的技术方案与对比文件4相比区别技术特征为:于第一活性物质层与第二活性物质层之间设置包含有碳材料和粘结剂的缓冲层。所述缓冲层中所含的碳材料为选自炭黑、碳纳米管、石墨烯、介孔有序碳中的至少两种;所述缓冲层中所含的粘结剂为选自羧甲基纤维素钠、聚丙烯腈、聚丙烯酸、聚苯乙烯丁二烯共聚物、聚乙烯醇、聚氨酯、聚烯酸酯、聚偏氟乙烯、环氧树脂以及氯化橡胶中的一种或多种,所述缓冲层中的所述碳材料的总重量与所述粘结剂的总重量比为1:9~9:1。基于该区别技术特征,权利要求1相对于对比文件4实际解决的技术问题是:如何降低正极活性材料层之间的内阻以提高电池的循环性能。
对比文件1公开了一种正极片,并具体公开了以下技术特征(参见说明书第0004-0008、0014-0032段)该正极包括导电基体和涂覆于该导电基体表面的材料层,其中,材料层包括附着在导电基体上的第一导电材料层、附着在第一导电材料层上的第一活性材料层、附着在第一活性材料层上的第二导电材料层及附着在第二导电材料层上的第二活性材料层;本发明的技术方案在保证高能量密度的同时,能够使正极片电解液浸润性更好,循环性能好,内阻更低,倍率性能和高温储存性能更优;特别是导电基体上及两层压实密度不同的活性材料层之间设置导电材料层,不仅能克服正极活性材料本身导电性能差的问题,能很好的降低电池内阻;第二导电材料层为导电剂与粘合剂的混合物(即本申请的缓冲层);所述导电剂选自乙炔黑、导电碳黑或导电石墨中的一种或几种。对比文件1还公开了粘结剂的种类为本领域技术人员所公知的各种应用于电池正极中粘结剂,例如含氟树脂和聚烯烃化合物如聚偏二氟乙烯(PVDF),且公开了(参见说明书第0051段)PVDF与导电碳黑的比例为10:90。可见,对比文件1公开了上述区别技术特征中的一部分,给出了在两层正极活性材料层之间设置包含碳材料和粘结剂的导电层以降低内阻从而提高电池循环性能的技术启示。对比文件1公开了“所述导电剂选自乙炔黑、导电碳黑或导电石墨中的一种或几种”,也给出了碳材料可以为一种也可以为多种的技术启示,此外,碳纳米管、石墨烯、介孔有序碳是本领域常用的导电碳材料,其单独或混合使用都是很常见的,因此,结合对比文件1选择上述几种碳材料中的两种以上使用是本领域技术人员容易想到的,而不需要付出创造性劳动。其余羧甲基纤维素钠、聚丙烯腈、聚丙烯酸、聚苯乙烯丁二烯共聚物、聚乙烯醇、聚氨酯、聚烯酸酯、环氧树脂以及氯化橡胶也是本领域常用的粘结剂。综上可知,在对比文件4的基础上结合对比文件1和本领域公知常识得到权利要求1的技术方案对于本领域技术人员来说是显而易见的,权利要求1中的上述技术方案不具备突出的实质性特点和显著的进步,不具备专利法第22条第3款规定的创造性。
2.2、权利要求2、3不具备专利法第22条第3款规定的创造性。
权利要求2进一步限定第一活性物质材料的种类。对比文件3(参见说明书第35页第7-22段)公开了:LiFePO4和以LiMPO4表示的橄榄石型磷酸锂化合物,其中,式中M包括从由Fe、Ni、Mn构成的一组中选择的至少1种;还公开了尖晶石型锰酸锂。对于权利要求2中所列的其余并列选择活性物质:其它LiM’xM1-xPO4、Li2M’x’Q1-x’SiO4、LiM’x”M2-x”O4以及选用碳材料、无机化合物A对LiM’xM1-xPO4、Li2M’x’Q1-x’SiO4、LiM’x”M2-x”O4进行包覆后形成的材料是本领域中磷酸锂盐、硅酸锂盐、尖晶石锂盐型正极活性材料的常规选择,在对比文件3的基础上本领域技术人员容易想到还可以使用这些正极活性材料,而不需要付出创造性的劳动。因此,当其引用的权利要求不具备创造性时,权利要求2也不具备专利法第22条第3款规定的创造性。
权利要求3进一步限定第二活性物质材料的种类。然而,对比文件3(参见说明书第34页第27-30段)公开了钴酸锂。对于权利要求3中所列的其余并列选择活性物质:其它LiaQ’zCo1-zO2、LiaQ’z’Ni1-z’O2、LiaQ’z”NiyMny’Co1-y-y’-z”O2、LiaQ”z”’Niy”Aly”’Co1-y”-y”’-z”’O2以及选用碳材料或无机化合物B对上述LiaQ’zCo1-zO2、LiaQ’z’Ni1-z’O2、LiaQ’z”NiyMny’Co1-y-y’-z”O2、LiaQ”z”’Niy”Aly”’Co1-y”-y”’-z”’O2包覆后所形成的材料是本领域常用的锂钴化合物、锂镍化合物和三元材料,在对比文件3的基础上本领域技术人员容易想到还可以使用这些正极活性材料,而不需要付出创造性的劳动。因此,当其引用的权利要求不具备创造性时,权利要求3也不具备专利法第22条第3款规定的创造性。
2.3、权利要求4不具备专利法第22条第3款规定的创造性。
权利要求4进一步限定的附加技术特征已被对比文件3公开(参见说明书第9页第20行至第10页第6行):将作为正极活性物质的尖晶石型锰酸锂(以下有时简称为 LMO)、作为碳导电剂的SP300及乙炔黑以92∶3∶2的质量比混合;按照使该混合正极活性物质和氟类树脂胶粘剂(PVDF)的质量比达到97∶3的方式,在N-甲基-2-吡咯烷酮 (NMP)溶剂中将两者混合而制作了正极料浆后,在作为正极集电体的铝箔的两面涂刷正极料浆,继而通过进行干燥、压延,在正极集电体表面形成了第1正极活性物质层;其后,除了作为正极活性物质使用钴酸锂(以下有时也简称为LCO) 以外,与所述相同地制作正极料浆,继而在所述第1正极活性物质层上涂刷正极料浆,继而通过进行干燥、压延,在第1正极活性物质层上形成了第2正极活性物质层。因此,当其引用的权利要求不具备创造性时,权利要求4也不具备专利法第22条第3款规定的创造性。
2.4、权利要求5-6不具备专利法第22条第3款规定的创造性。
权利要求5-6均进一步限定第一活性物质层、第二活性物质层和缓冲层的厚度。权利要求5、6限定的缓冲层的厚度均被对比文件1公开了(参见说明书第0019-0020段):第二导电材料层(即本申请的缓冲层)的厚度为1-5?m。而第一活性物质层和第二活性物质层的厚度是本领域技术人员根据实际需求并通过有限的试验可以得到的,且没有产生任何预料不到的技术效果。因此,当其引用的权利要求不具备创造性时,权利要求5-6也不具备专利法第22条第3款规定的创造性。
2.5、权利要求7不具备专利法第22条第3款规定的创造性。
权利要求7请求保护一种锂离子电池,其中权利要求1~6中任一项所述的正极片的技术方案已经不具备创造性(参见上述对权利要求1-6的评述),并且,对比文件3还公开了(参见说明书第10页第20-25行)一种非水电解质锂离子电池。因此,在对比文件3的基础上结合对比文件1和本领域公知常识得到权利要求7的技术方案对于本领域技术人员来说是显而易见的,权利要求7不具备突出的实质性特点和显著的进步,不具备专利法第22条第3款规定的创造性。
对复审请求人相关意见的评述
合议组认为:(1)对比文件1已经公开了粘结剂为聚偏氟乙烯,且第二导电材料层(即本申请的缓冲层)中碳黑与聚偏氟乙烯的比例为90:10。因此该部分技术特征已经给对比文件1公开。(2)对比文件1中的第二导电材料层不仅能克服正极活性材料本身导电性能差的问题,能很好的降低电池内阻,而且能提高活性材料层的剥离强度,减少正极材料掉料风险,改善电池的循环性能;可见,对比文件1中的第二导电材料层同样能够缓冲活性物质层膨胀所产生的界面破坏,提高电池循环性能。对比文件1的教导足以使本领域技术人员有动机将其用于对比文件3或4中以提高电极的循环性能。对比文件1公开了本申请所优选的粘结剂聚偏氟乙烯,因此其同样具备复审请求人所述的在温度升高时增加电池极化降低短路电流以提高电池安全性的作用。(3)对比文件1公开了仅由碳材料和粘结剂组成的缓冲层,并且其中的碳材料可以为一种也可以为多种。此外碳纳米管、石墨烯、介孔有序碳都是本领域常用的导电碳材料,其单独或与其他碳材料混合使用都是很常见的,因此,结合对比文件1选择炭黑、碳纳米管、石墨烯、介孔有序碳中的至少两种使用是本领域技术人员容易想到的,而不需要付出创造性劳动,其技术效果也是本领域技术人员可以预期的。综上,复审请求人的意见不具有说服力。
基于上述理由,合议组依法作出如下决定。
三、决定
维持国家知识产权局于2018年10 月31日对本申请作出的驳回决定。
如对本复审请求审查决定不服,根据专利法第41条第2款的规定,复审请求人可自收到本决定之日起三个月内向北京知识产权法院起诉。
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