全球鋰離子動力電池失效專利分析*

贠強，彭喆

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全球鋰離子動力電池失效專利分析*

贠強，彭喆

（中國科學技術信息研究所，北京 100038）

本文對全球電動汽車用鋰離子動力電池的失效專利數(shù)量變化趨勢、專利所屬國家/組織、專利申請人所屬國、專利質(zhì)量等方面進行系統(tǒng)分析。結果發(fā)現(xiàn)：全球鋰離子動力電池專利平均失效率約為20%；從專利申請國家/地區(qū)看，歐洲專利局、中國和日本的失效專利數(shù)量較多，超過全球失效專利總數(shù)的80%；從專利申請人國別來看，中國申請人的專利失效率最高（33%），而韓國申請人的專利失效率僅為6%；從被引專利的情況看，約80%的失效專利被引為0次，反應出失效專利多數(shù)為非核心專利；從專利維持時間看，中國失效專利的壽命大部分為1—3年，超過6年的比例極低，反映出我國許多申請人只是出于短期評價等因素申請專利，并沒有長期維持專利的意愿。

鋰離子動力電池；失效專利；專利分析

新能源汽車是指采用汽油或柴油發(fā)動機之外的動力作為動力源的汽車，是應對能源、氣候等問題的重要突破口，也是推動我國經(jīng)濟增長的戰(zhàn)略性新興產(chǎn)業(yè)之一[1]。按動力源的不同，目前分為混合動力汽車（Hybrid Electric Vehicle）、純電動汽車（Electric Vehicle）和燃料電池電動汽車（Fuel Cell Electric Vehicle），由于這三類汽車均以電能作為全部或部分動力源驅(qū)動汽車，因此也統(tǒng)稱為電動汽車[2]。其中，純電動汽車和燃料電池電動汽車是實現(xiàn)零排放的最終發(fā)展目標[3]。在成本、能量密度、充電速度、安全性等限制條件下，目前能夠作為電動汽車動力源的僅有鋰離子動力電池相對比較符合需求，所以，市面上推出的純電動汽車動力源多以鋰離子動力電池為主[4-5]。

失效專利泛指專利申請最終未獲得批準、已獲得授權但又被宣告無效或因法律規(guī)定的種種原因而失去專利權，不再受法律保護的專利[6]。由于失效只是指其已不受法律保護，但本身包含的其他信息并沒有發(fā)生根本改變，所以失效的原因雖然多種多樣，而失效并不是無效，因此部分失效專利仍然具有廣泛的應用價值。例如，磁帶錄音機是由荷蘭飛利浦公司發(fā)明的，但該公司先后主動放棄對多個國家申請的相關專利，因其認為當時錄音機沒有市場需求；而日本人認為錄音機的市場潛力巨大，隨即大量收集飛利浦公司放棄的專利，利用相關失效專利公開的技術方案開發(fā)出多種錄音機產(chǎn)品，推向市場后受到消費者普遍歡迎，獲得巨大的經(jīng)濟利益[7]。2006年澳大利亞聯(lián)邦議會通過的知識產(chǎn)權法修正案為到期專利的利用提供新的法律依據(jù)，在極大程度上促進了該國企業(yè)利用失效專利的積極性[8]。

一般情況下，專利權的放棄通常是專利申請人認真評估后的結果，反映了專利的質(zhì)量和專利申請人的布局思路。因此，對專利活動中產(chǎn)生的失效專利進行分析，可以更清楚地揭示專利活動背后隱藏的信息[9]。隨著對市場認識的加深，信息分析和信息應用技術將在失效專利的利用上大有作為。劉揚等通過對我國中草藥失效專利的分析，認為該領域大部分失效專利都源于對專利市場價值認識不足和費用壓力等原因人為主動放棄的，并基于這些原因，為該行業(yè)的進一步發(fā)展提出建議[10]；郭穎等通過對納米技術專利的授權以及專利失效進行組合分析，得出該領域大部分失效專利是由于專利權人認為其專利價值不大而放棄專利，體現(xiàn)出目前該領域?qū)＠|(zhì)量仍有待提高[11]；孫慧君等從多個角度分析山西省失效專利狀況并探討失效專利的利用價值及特點，提出合理開發(fā)利用山西省失效專利的對策與建議[12]；Lee通過對占韓國專利總數(shù)70%的失效專利進行研究，分析其失效原因及解決方案[13]?？梢娦〉侥骋谎芯款I域，大到國家層面都對失效專利有過深入的分析，并且為行業(yè)、地區(qū)與國家的發(fā)展提出有意義的對策，所以對失效專利進行分析具有重要意義。

本文采用ISTIC新能源汽車專利數(shù)據(jù)庫作為專利檢索與分析的數(shù)據(jù)源（檢索時間為2015年11月）。ISTIC新能源汽車專利數(shù)據(jù)庫是中國科學信息技術研究所的專利信息檢索專家聯(lián)合北京工業(yè)大學和北京理工大學新能源汽車領域技術專家共同開發(fā)的專題專利數(shù)據(jù)庫；該數(shù)據(jù)庫整合了全球90多個國家（地區(qū)和國際知識產(chǎn)權組織）公布的20余萬件新能源汽車相關的專利文獻，并且由人工對每件專利的技術相關性、技術類別、法律狀態(tài)等字段進行深度標引；ISTIC——新能源汽車專利數(shù)據(jù)庫的數(shù)據(jù)更新頻率為1次/月。本文對全球鋰離子動力電池發(fā)明和實用新型專利進行宏觀掃描，然后對其失效專利進行重點分析，包括從申請增長趨勢、專利質(zhì)量、專利壽命等角度，以期客觀認識鋰離子動力電池領域失效專利的分布情況以及導致失效的原因，從而探討我國專利權人在該領域?qū)＠暾埓嬖诘膯栴}。

1 全球鋰離子動力電池專利申請趨勢分析

目前，全球電動汽車領域的專利活動十分活躍，作為主要動力源的鋰離子動力電池技術更是研發(fā)重點。從圖1可見，鋰離子動力電池專利申請量占電動汽車專利申請總量的比例變化情況，從一定意義上可以表明鋰離子動力電池技術在電動汽車整體研發(fā)中的重要程度?？梢钥吹?，2007年以前，每年鋰離子動力電池專利申請占比大致在5%—10%，隨后開始大幅攀升，截至2011年已占到電動汽車專利申請總量的17%；2012年后的數(shù)據(jù)雖然受到專利公開滯后的影響無法作為參考，但預期仍將保持上升趨勢，占比將超過20%。鋰離子動力電池專利量的積累大部分得益于近幾年的申請，這也表明隨著電動汽車產(chǎn)業(yè)的興起，電池技術越來越成為影響其發(fā)展的重要因素。

通過對比各國家/地區(qū)/組織的專利申請受理量，可以了解各國市場規(guī)模及吸引力。在一個國家/地區(qū)/組織的專利申請量越多，表明該國家/地區(qū)/組織市場越受重視，市場規(guī)模也越大。從圖2可見，日本的專利受理量遠高于其他國家/地區(qū)/組織，達到10 380件，其次是中國、美國、韓國、歐洲專利局、德國等。在專利數(shù)量排名前10位的專利權人中，日本企業(yè)有7家、韓國企業(yè)有2家、德國企業(yè)有1家。日本豐田汽車公司（TOYOTA）、日本松下電器產(chǎn)業(yè)株式會社（PANASONIC）、韓國樂金（LG）、韓國三星集團（SDI）和德國羅伯特·博世有限公司（BOSCH）5家公司在鋰離子動力電池領域具有較強的競爭力。

2 鋰離子動力電池失效專利分析

2.1 鋰離子動力電池失效專利變化趨勢

失效專利是一種極其重要的信息資源，由于發(fā)明專利一般最長有效期為20年，而1995年至今已逾20年，大量專利陸續(xù)自動失效，因此1995年的數(shù)據(jù)不具有參考意義。而由于專利從申請到公開一般有1—2年的滯后期，因此2012—2014年的數(shù)據(jù)不具有參考意義。從圖3可見，隨著鋰離子動力電池專利申請量逐年增多，失效專利的數(shù)量也開始逐年增多，2010年申請的專利至今已有近1 000件失效。從比例看，每年申請的專利由于各種原因失效的專利比例一直在20%浮動。

2.2 主要國家/地區(qū)/組織失效專利分布

從圖4可見，日本、中國、歐洲專利局受理的鋰離子動力電池專利中已失效的專利數(shù)量最多，超過失效專利總數(shù)的80%。

從圖5可見，美國、韓國作為專利申請的主要目標國家，受理的專利中失效比例卻很低。尤其是韓國，受理的3 055件專利中僅有1件失效。日本的專利總量最多，失效專利比例處于平均水平。表現(xiàn)最差的是歐洲專利局，在該組織申請的專利有45%都已失效，說明由于種種原因，申請人維持專利有效的意愿不高，反觀屬于歐洲范圍的德國，受理的相關專利失效比例卻小得多。中國受理的相關專利失效比例也較高，一方面，因為中國受理的相關專利中有相當數(shù)量價值較低的實用新型專利；另一方面，經(jīng)過檢索，1 660件失效專利中有1 010件是本國申請人申請的，考慮是受國內(nèi)短期評價體系的影響較大?？傮w上看，除在該領域發(fā)展一枝獨秀的日本不談，可以認為各國申請人更傾向于把核心專利在美國和韓國進行申請，是各國企業(yè)布局的重點區(qū)域。

2.3 各國申請人失效專利情況

從圖6可見，日本的申請人在鋰離子動力電池領域有2 408件失效專利，其次是中國申請人，擁有1 082件失效專利；日本申請人雖然擁有的失效專利件數(shù)最多，但由于其專利總量較大，失效專利所占比例為14%，與其比例相近的還有德國（15%）；韓國申請人則表現(xiàn)優(yōu)異，僅有6%的失效專利；中國和美國的申請人的失效專利都超過25%，中國甚至超過30%，說明兩國相關專利的整體質(zhì)量一般，值得引起注意。

從圖7可見，5個主要國家申請人在主要國家/組織申請的專利中失效專利所占比例，由于中國申請人在美國和德國申請的專利極少，比例沒有參考意義，因此在圖中除去；除在韓國申請的專利由于失效件數(shù)極少，沒有展示外，各國申請人在德國申請的專利失效比例最低，其次是美國；各國申請人在歐洲專利局申請的專利失效比例最高，可見各國申請人在歐洲專利局維持專利有效的意愿最低；此外，在日本和中國申請的專利失效比例也略高，其中日本是由于市場歷史較久，專利申請規(guī)模較大，中國則是因為市場規(guī)模大且發(fā)展迅速，存在申請人跟風申請、搶先布局的因素；從另一個角度看，韓國申請人在各主要國家/組織申請的專利失效比例均最低，可見其在專利活動中的謹慎態(tài)度，也在一定程度上說明其專利價值較高。

2.4 失效專利被引用頻次分析

專利被引量，在一定程度上能夠反映專利所保護的技術重要性和價值，也是評價專利質(zhì)量的重要指標。被引量越高的專利，說明對應的技術越重要，價值越高。從圖8可見，約80%的失效專利均被引0次，反映出失效專利多數(shù)為非核心專利；被引在2—10次的失效專利高達978件，數(shù)量明顯高于其他被引頻次（不包含被引0次）的失效專利。經(jīng)過檢索，其中有609件為在日本申請的專利，185件為在歐洲專利局申請的專利。日本此項指標數(shù)值較高是由于市場歷史較久、規(guī)模較大，專利總量大，但按比例看仍在正常范圍；歐洲專利局失效專利被引頻次較高則說明，導致專利失效的原因并非相關發(fā)明的技術落后不值得保護，而有可能跟申請人對歐洲新能源汽車市場前景信心不足，從而導致申請人維持專利有效的意愿較低有關。

2.5 中國申請人失效專利壽命分布

專利壽命也是體現(xiàn)專利價值的一個重要指標，從圖9可見，大多數(shù)專利在申請1—3年后失效，壽命在6年以上的專利失效情況較少。全球失效實用新型專利共計668件，其中有648件來自中國?？梢哉J為許多申請人申請專利只是出于短期評價等因素，并沒有長期維持專利的意愿。此外，值得注意的是，由于鋰離子動力電池的專利活動近年來才進入高速增長期，專利普遍較為“年輕”，因此圖9中壽命在6年以上的專利失效較少的情況可能是受到早期專利總量較少的影響。

3 結論與建議

通過對全球電動汽車領域?qū)＠c鋰離子動力電池技術專利數(shù)量變化趨勢進行對比可以看出，全球電動汽車領域的專利活動十分活躍，并且作為主要動力源的鋰離子動力電池技術專利在電動汽車專利中所占的比例逐年上升，到2011年已占到當年電動汽車專利申請總量的17%，從一定意義上可以表明鋰離子動力電池技術在電動汽車整體研發(fā)中的重要程度。

通過對鋰離子動力電池失效專利數(shù)量變化趨勢進行分析可以看出，隨著鋰離子動力電池專利申請數(shù)量逐年增多，失效專利數(shù)量也開始逐年增多，由于種種原因失效的專利比例一直在20%浮動，其中的原因可以作為接下來進行深入分析的出發(fā)點。

從失效專利所屬的國家/地區(qū)/組織分布情況看，可以發(fā)現(xiàn)各國專利權人均傾向于在美國、韓國申請并維持專利，從一定程度上說明在這兩個國家申請的鋰離子動力電池技術專利含金量較高，具有較高的參考價值，如需對該領域技術引進或分析時可以選擇著重參考；相反地，該領域在歐洲專利局申請的專利失效率最高，引發(fā)這一差距的原因也具有進一步深入分析的價值，從而為完善我國相關專利制度提供依據(jù)，促進我國專利事業(yè)向更好的方向發(fā)展。

從專利申請人所屬國家看，中國和美國申請人所申請的專利失效比例較高，尤其是中國申請人，失效率超過30%，說明中、美兩國在該領域?qū)＠恼w質(zhì)量較為一般；相反地，韓國申請人則表現(xiàn)優(yōu)異，僅有6%的專利失效，在一定程度上說明該國在此領域的專利價值較高，同時其在專利活動中的謹慎態(tài)度也值得其他專利權人學習。

利用專利被引量對專利質(zhì)量進行評價，得出約80%的失效專利的被引量為0，反映出失效專利多數(shù)為非核心專利，可見提高專利質(zhì)量是降低專利失效率的重要途徑。

從專利壽命看，中國申請人的專利大部分在1—3年后失效，可以認為這些申請人申請專利只是出于短期評價等因素，并沒有長期維持專利的意愿。

[1] 歐陽明高.我國節(jié)能與新能源汽車發(fā)展戰(zhàn)略與對策[J].汽車工程,2006, 28(4):317-321.

[2] 蘭鳳崇,黃維軍,陳吉清,等.新能源汽車產(chǎn)業(yè)專利分析綜述[J].科技管理研究,2013(21):104-118.

[3] 王俊.純電動汽車和燃料電池汽車的比較[J].科技視界,2012(18):206-207.

[4] 李頂根,李竟成,李建林.電動汽車鋰離子電池能量管理系統(tǒng)研究[J].儀器儀表學報,2007,28(8):1522-1527.

[5] 王毅,馬新寨,謝明樹,等.動力鋰離子電池技術發(fā)展分析[J].電池工業(yè), 2014(4):197-202.

[6] 陳志宏,戰(zhàn)羅婷.論失效專利的成因及開發(fā)利用[J].情報探索,2002(2): 14-16．

[7] 楊海.論我國企業(yè)對國外失效專利的利用[J].生產(chǎn)力研究,2006(5): 219-221.

[8] 周和平.澳大利亞仿制藥新“跳板”及給我國醫(yī)藥企業(yè)的啟示[J].中國醫(yī)藥工業(yè)雜志,2007(2):145-147.

[9] 章武.淺談失效專利[J].安徽科技,2010(6):26-27.

[10] 劉揚,李海燕,陸燁鑫,等.國內(nèi)中草藥失效專利分析[J].醫(yī)學信息學雜志, 2014,35(8):49-52.

[11] 郭穎,朱東華,蘇源.納米技術專利的法律狀態(tài)信息分析[J].科學學研究,2009, 27(3):368-373.

[12] 孫慧君,梁建軍,穆光遠,等.山西省失效專利分析及應用探討[J].科技和產(chǎn)業(yè),2014(4):138-142.

[13] LEE S M. Why are Most of Korean Patents Invalid？[J].????, 2012(15):31-56.

Analysis on Invalid Patents of Lithium-Ion Batteries

YUN Qiang, PENG Zhe

(Institute of Scientific and Technical Information of China, Beijing 10038, China)

The changing tendency, countries, assignee countries, patent quality and patent lifetime were analyzed to explore the invalid patents of global lithium-ion traction batteries. The results showed as follow: Firstly, the mean failure rate of the patents is about 20%. Secondly, from the point of the countries where the patents applied, more than 80% of the invalid patents distributed in Europe, China and Japan. Thirdly, The patents in China have the highest failure rate(33%), and the failure rate of Korea is just 6%. Furthermore, almost 80% of the invalid patents have never been cited, it' s means that they are non-core patents. The last but not the least, the lifetime of most invalid patents in China is between 1 year to 3 years, and very few patents were maintained more than 6 years.

Lithium-Ion Batteries; Invalid Patents; Patent Analysis

G306

10.3772/j.issn.1673-2286.2016.8.004

（2016-07-06）

贠強，1977年生，男，副研究員，博士，研究方向：科技政策與情報，E-mail：yunq@istic.ac.cn。

彭喆，1990年生，女，碩士研究生，研究方向：情報學。

* 本研究得到國家科技支撐計劃課題“專利信息支撐科研項目管理應用示范”（編號：2013BAH21B05）資助。