鋰電池材料專利分析綜述

汪 澎 葉 坤（等同第一作者）

國(guó)家知識(shí)產(chǎn)權(quán)局專利局專利審查協(xié)作四川中心

鋰電池材料專利分析綜述

汪 澎 葉 坤（等同第一作者）

國(guó)家知識(shí)產(chǎn)權(quán)局專利局專利審查協(xié)作四川中心

鋰離子電池是一種高能量密度的二次電池，其通過(guò)鋰離子在正極與負(fù)極之間移動(dòng)來(lái)實(shí)現(xiàn)充放電，具有輸出電壓高，能量密度大，無(wú)記憶效應(yīng)等優(yōu)點(diǎn)，廣泛應(yīng)用于消費(fèi)電子、電動(dòng)交通工具、大型動(dòng)力電源燈領(lǐng)域。本文著重研究了鋰電池材料在全球的專利申請(qǐng)狀況、在中國(guó)的專利申請(qǐng)狀況以及重點(diǎn)申請(qǐng)人及其關(guān)鍵技術(shù)分布情況進(jìn)行統(tǒng)計(jì)與分析，以期掌握鋰電池材料的發(fā)展?fàn)顩r及研究熱點(diǎn)和重點(diǎn)。

研究?jī)?nèi)容

鑒于發(fā)明專利有效期一般為20年，本文利用國(guó)家知識(shí)產(chǎn)權(quán)局專利檢索系統(tǒng)的數(shù)據(jù)庫(kù)，檢索了截止到2015年的鋰電池材料領(lǐng)域的發(fā)明專利情況，并分析了其申請(qǐng)態(tài)勢(shì)、技術(shù)構(gòu)成、重點(diǎn)專利。

全球?qū)＠暾?qǐng)狀況

在dwpi數(shù)據(jù)庫(kù)中檢索到鋰電池材料領(lǐng)域的全球?qū)＠暾?qǐng)量為42550項(xiàng)（未經(jīng)人工篩選）。本節(jié)基于該專利數(shù)據(jù)從專利申請(qǐng)態(tài)勢(shì)、目標(biāo)市場(chǎng)國(guó)家、技術(shù)來(lái)源分布以及申請(qǐng)人排名等方面進(jìn)行重點(diǎn)分析。

發(fā)展態(tài)勢(shì)分析

圖1是鋰電池全球?qū)＠暾?qǐng)趨勢(shì)。鋰電池分為鋰原電池（一次電池）和鋰二次電池。20世紀(jì)50年代開(kāi)始研究鋰原電池，在70年代實(shí)現(xiàn)了軍用和民用。在此時(shí)期由于成本等方面的原因，市場(chǎng)需求小，在專利技術(shù)布局方面也未受到重視，在整個(gè)70年代以前專利申請(qǐng)量?jī)H維持在個(gè)位數(shù)；由于二次電池在環(huán)保和節(jié)能方面的優(yōu)勢(shì)，研究重點(diǎn)向可反復(fù)利用的二次電池轉(zhuǎn)變，鋰二次電池的研究?jī)H晚于鋰原電池10年，并于80年代作為商品進(jìn)入市場(chǎng)，在此階段專利申請(qǐng)量開(kāi)始逐步增加，但也僅維持在100項(xiàng)以下，并且由于鋰二次電池還存在諸如安全性等方面的問(wèn)題，此階段鋰二次電池基本處于發(fā)展停滯狀態(tài)。1991年日本索尼推出了第一塊鋰離子電池商品，開(kāi)啟了鋰二次電池在手機(jī)、電腦等數(shù)碼產(chǎn)品上的廣泛應(yīng)用，并且隨著數(shù)碼產(chǎn)品的全面普及和應(yīng)用，鋰離子電池保持著強(qiáng)勁增長(zhǎng)的市場(chǎng)需求，由圖中可以看出進(jìn)入90年代，申請(qǐng)量增加迅速，到2000年左右開(kāi)始穩(wěn)定，電動(dòng)汽車由于其在節(jié)能、環(huán)保方面具有卓越的應(yīng)用前景從誕生之日起就備受關(guān)注，而鋰離子電池由于具有卓越性能而適合作為電動(dòng)汽車的動(dòng)力來(lái)源，因而進(jìn)入90年代后期，在該領(lǐng)域的申請(qǐng)量又逐步上升，然而成本和安全性始終制約著鋰離子電池在電動(dòng)汽車中的應(yīng)用，但在此方向的研究也越來(lái)越多，從圖中也可以看出，申請(qǐng)量在2008年后處于井噴式的增加。

目標(biāo)市場(chǎng)國(guó)家分析

圖2是鋰電池全球?qū)＠暾?qǐng)目標(biāo)市場(chǎng)，圖中可以看出日本的專利申請(qǐng)量達(dá)到23478件，占據(jù)全球一半以上，而中國(guó)和韓國(guó)為7967和4756件，這與中日韓三國(guó)作為全球的鋰電池市場(chǎng)份額大國(guó)是相匹配的，另外，美國(guó)和歐洲也有相當(dāng)數(shù)目的專利布局，這與兩者是全球鋰電池下游產(chǎn)品消費(fèi)大國(guó)有關(guān)。

技術(shù)來(lái)源國(guó)家分析

圖3是鋰電池全球?qū)＠暾?qǐng)技術(shù)來(lái)源國(guó)分布，日本以23478件占據(jù)一半以上，另外作為全球鋰電池的生產(chǎn)制造大國(guó)韓國(guó)和中國(guó)也擁有相當(dāng)部分專利技術(shù)來(lái)源，而作為消費(fèi)市場(chǎng)的歐洲、美國(guó)也有7609件和3546件專利申請(qǐng)來(lái)源?？傮w來(lái)說(shuō)，鋰電池全球技術(shù)來(lái)源主要是日本、中國(guó)、韓國(guó)。

申請(qǐng)人排名分析

圖1 鋰電池材料領(lǐng)域全球?qū)＠暾?qǐng)趨勢(shì)

圖4是鋰電池全球?qū)＠暾?qǐng)申請(qǐng)人前十位，可以看出日本和韓國(guó)申請(qǐng)人占據(jù)絕對(duì)的優(yōu)勢(shì)，相關(guān)的鋰電池生產(chǎn)企業(yè)例如松下、三星、三洋、LG、索尼均處于前列，前十位申請(qǐng)人中沒(méi)有中國(guó)企業(yè)，反映出，中國(guó)企業(yè)雖然在市場(chǎng)份額上占據(jù)一定的位置，但缺乏技術(shù)積累，專利保護(hù)有待加強(qiáng)。

圖2　鋰電池材料領(lǐng)域全球?qū)＠暾?qǐng)目標(biāo)市場(chǎng)分布

圖3　全球鋰電池材料領(lǐng)域技術(shù)來(lái)源國(guó)分布

圖4　鋰電池材料領(lǐng)域全球?qū)＠暾?qǐng)前十位申請(qǐng)人

中國(guó)專利申請(qǐng)狀況

在CPRS數(shù)據(jù)庫(kù)中檢索獲得經(jīng)過(guò)篩選后的鋰電池材料領(lǐng)域的中國(guó)專利申請(qǐng)量為11609件。本節(jié)基于該專利數(shù)據(jù)從發(fā)展態(tài)勢(shì)、重點(diǎn)申請(qǐng)人、區(qū)域分布等方面進(jìn)行重點(diǎn)分析。

發(fā)展態(tài)勢(shì)分析

圖5是鋰電池領(lǐng)域中國(guó)專利申請(qǐng)發(fā)展趨勢(shì)，在八十年代后期和九十年代前期申請(qǐng)量較少。索尼公司于1990年發(fā)明鋰離子電子并于1991年推出商品化產(chǎn)品，而相對(duì)于圖1中所示出的在八十年代后期即較快增長(zhǎng)的全球?qū)＠暾?qǐng)趨勢(shì)，中國(guó)專利申請(qǐng)的快速增長(zhǎng)期較為滯后。從圖5中可以看出，1996年中國(guó)專利申請(qǐng)數(shù)量才出現(xiàn)較為明顯的增長(zhǎng)，并且在2000至2010年間呈現(xiàn)出快速增長(zhǎng)的趨勢(shì)，這種增長(zhǎng)速度在2011年至2012年間達(dá)到了最高峰，相當(dāng)程度上反映出該段時(shí)期研究者以及市場(chǎng)對(duì)于鋰電技術(shù)的高度重視。

鋰電池領(lǐng)域中國(guó)專利申請(qǐng)來(lái)源地分布

圖6是鋰電池相關(guān)中國(guó)專利申請(qǐng)的來(lái)源地分布，其中廣東、江蘇和北京占據(jù)國(guó)內(nèi)省市前三位。廣東省以3017件占據(jù)第一位，這與廣東的電子行業(yè)比較發(fā)達(dá)有關(guān)，廣東擁有多個(gè)我國(guó)鋰電池領(lǐng)域的龍頭企業(yè)如比克公司、深圳比亞迪、東莞新能源科技，而日本和韓國(guó)則占據(jù)總申請(qǐng)量的第二位和第三位，這與日本和韓國(guó)的電池工業(yè)以及電子工業(yè)有密切關(guān)系，另外，美國(guó)也在中國(guó)有相當(dāng)數(shù)目的申請(qǐng)。

圖5　中國(guó)鋰電池材料專利申請(qǐng)趨勢(shì)

圖6　鋰電池材料領(lǐng)域中國(guó)專利申請(qǐng)的地域分布

結(jié)語(yǔ)和建議

通過(guò)以上分析，得出以下結(jié)論：

1.全球?qū)＠麪顩r

鋰電池領(lǐng)域全球?qū)＠暾?qǐng)量為42550項(xiàng)。20世紀(jì) 70年代以前專利申請(qǐng)量?jī)H維持在個(gè)位數(shù)；鋰金屬二次電池在80年代推出市場(chǎng)，在此階段專利申請(qǐng)量開(kāi)始逐步增加，但也僅維持在100項(xiàng)以下。進(jìn)入90年代，鋰離子電池申請(qǐng)量增加迅速，進(jìn)入90年代后期，在該領(lǐng)域的申請(qǐng)量又逐步上升，申請(qǐng)量在2008年后處于井噴式的增加。鋰電池領(lǐng)域全球?qū)＠夹g(shù)主要來(lái)源國(guó)為日本，并且韓國(guó)和中國(guó)也擁有相當(dāng)于一部分專利申請(qǐng)。鋰電池全球?qū)＠暾?qǐng)申請(qǐng)人前十位中日本和韓國(guó)申請(qǐng)人占據(jù)絕對(duì)的優(yōu)勢(shì)，相關(guān)的鋰電池生產(chǎn)企業(yè)例如松下、三星、三洋、LG、索尼均處于前列，前十位申請(qǐng)人中沒(méi)有中國(guó)企業(yè)。

2.中國(guó)專利申請(qǐng)狀況

鋰電池領(lǐng)域中國(guó)專利申請(qǐng)量為11609件，在八十年代后期和九十年代前期申請(qǐng)量較少。1996年中國(guó)專利申請(qǐng)數(shù)量才出現(xiàn)較為明顯的增長(zhǎng)，并且在2000至2010年間呈現(xiàn)出快速增長(zhǎng)的趨勢(shì)，這種增長(zhǎng)速度在2011年至2012年間達(dá)到了最高峰，相當(dāng)程度上反映出該段時(shí)期研究者以及市場(chǎng)對(duì)于鋰電技術(shù)的高度重視，以及我國(guó)鋰電池相關(guān)技術(shù)仍處于快速發(fā)展時(shí)期。鋰電池領(lǐng)域中國(guó)專利申請(qǐng)地域分布，其中廣東、江蘇和北京占據(jù)國(guó)內(nèi)省市前三位。

針對(duì)以上結(jié)論，提出如下建議：

（1）全面利用國(guó)內(nèi)高校的研究力量，形成產(chǎn)學(xué)研一體化，助力國(guó)內(nèi)鋰電池行業(yè)的發(fā)展；

（2）形成以鋰電池材料核心企業(yè)和研發(fā)力量為中間的稀土知識(shí)產(chǎn)權(quán)聯(lián)盟，完善并建立鋰電池材料專利戰(zhàn)略，為國(guó)內(nèi)鋰電池行業(yè)發(fā)展導(dǎo)航。