基于专利分析的动力型锂离子电池发展态势分析
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动力电池行业的发展现状与未来趋势动力电池是电动车领域发展关键的部件之一,随着我国节能减排环保政策的不断实施,动力电池行业也迅速发展,目前已经成为全球最大的动力电池生产销售市场之一。
本文将从多个角度探讨动力电池行业的发展现状和未来趋势。
第一章:行业概况1.1 行业概述动力电池是指用于驱动电动汽车的电池,一般分为锂离子电池、镍氢电池等。
动力电池作为电动汽车的核心部件,一直被业内人士视为新能源汽车产业的“牵引器”。
中国动力电池产业经历了快速发展期,其中以2015年电动汽车产销高速增长为标志。
2016年以来,虽然产量增幅有所放缓,但产值升势明显,动力电池企业规模持续扩大,市场份额不断提升。
1.2 行业分类动力电池行业主要涉及生产和销售动力电池本身,以及回收和处理废旧动力电池两个方面。
根据功能、制造工艺和使用环境不同,动力电池行业主要被分为如下三个领域:(1)动力电池制造领域:主要生产动力电池及电池模组,零部件等;(2)电池回收领域:主要对废旧电池进行回收、处理和储存等操作;(3)相关领域:主要包括电池监测与管理、电池充电设施等。
第二章:发展现状2.1 产能规模不断扩大随着我国政策的不断利好,动力电池产业规模不断扩大。
据统计,2019年全球动力电池市场规模达到了144GWh,其中中国占了54%的份额,达到约78GWh,几乎占据了全球动力电池市场半壁江山。
同时,2019年国内动力电池企业年出货量突破50GWh,而2018年国内动力电池企业出货量为39GWh,增长40%以上。
此外,近年来,我国还在不断增加动力电池生产能力,预计到2020年底,我国企业的年产能达到311GWh,此后每年增幅保持在30%以上。
2.2 智能技术不断升级智能化被认为是未来动力电池的发展方向。
智能化的目的是提高动力电池的安全性、可靠性和充电速度,同时提高电池的性能、寿命和成本效益。
近年来,智能化成为动力电池行业的一个新兴趋势,各大厂商也相继推出了与之相关的产品。
基于全球专利数据的ECMO血液泵技术发展态势研究
骆静;毛洁;王念念
【期刊名称】《中国发明与专利》
【年(卷),期】2024(21)5
【摘要】国内市场上ECMO受制于国外企业的专利壁垒以及先发优势而长期被国外企业所垄断,血液泵构成了“卡脖子”技术,严重阻碍国产化进程,本文从专利角度对ECMO现有技术进行梳理和统计,在分析了各种类型血液泵的基础上进行了技术分解,提出了冷却液、悬浮、材料、结构和涂层的四级技术分支,从五个维度分析了代表性技术的演进过程,还对国内外主要竞争参与者的类型、地区、研究重点进行了分析,并对国内企业的技术突破方向进行了建议,以助力关键核心技术国产化的实施。
【总页数】7页(P41-47)
【作者】骆静;毛洁;王念念
【作者单位】国家知识产权局专利局专利审查协作四川中心;重庆大学附属肿瘤医院
【正文语种】中文
【中图分类】G306;R318
【相关文献】
1.车用高能量密度锂离子电池技术发展态势——基于全球专利的数据分析
2.基于全球专利申请数据的石墨烯技术发展态势研究
3.基于全球专利分析的焦磷酸哌嗪技术发展态势的研究
4.基于专利维度全球陶瓷墨水技术发展态势研究
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锂离子电池的历史与发展趋势锂离子电池是一种广泛使用的可充电电池,它具有高能量密度、长寿命、低自放电等优点,被广泛应用于手机、笔记本电脑、电动车等领域。
本文将介绍锂离子电池的历史、发展趋势和未来展望。
一、历史锂离子电池最初由美国的约翰·古德纳(John Goodenough)和日本的阿基拉·森(Akira Yoshino)等科学家在20世纪80年代初期开发出来。
随着技术的不断提升,锂离子电池逐渐替代了镍氢电池成为手机、笔记本电脑等便携式电子设备的主要电源。
同时,电动车等大型储能设备领域也开始广泛应用锂离子电池。
二、发展趋势1.能量密度不断提升锂离子电池的能量密度是指单位质量电池所能存储的电能,它的提高能够使设备的续航能力更强,电池重量更轻。
目前,锂离子电池的能量密度已经达到200Wh/kg以上,这使得电动车等大型储能设备的续航里程不断提高。
2.安全性得到加强锂离子电池的安全性一直是制约其应用领域的重要因素。
过去,由于锂离子电池在充放电过程中会产生热量,如果无法及时散热,就会引发电池短路、起火等问题。
为了解决这个问题,锂离子电池的生产商不断提升电池的安全性,采用了高温、过充、过放等多重保护机制,使得锂离子电池的安全性得到了加强。
3.商业化应用领域继续扩大随着技术的不断进步,锂离子电池已经广泛应用于手机、笔记本电脑、电动车等领域。
未来,锂离子电池有望进一步扩大商业化应用领域,比如在航空航天领域应用等。
三、未来展望未来,锂离子电池的发展重点将放在以下方面:1.新型材料为了提高锂离子电池的能量密度,科学家们正在寻找新型材料。
比如,钠离子电池、钾离子电池等新型离子电池正在逐渐成为研究热点,这些电池具有更高的能量密度,可能成为锂离子电池的替代品。
2.快充技术目前,锂离子电池的充电速度还比较慢,充电需几小时到数十小时不等。
为了提高锂离子电池的充电速度,科学家们正在开发快充技术,以提高电池的充电速度,使电池更加便携。
锂离子电池的研究现状与发展趋势随着科技的不断进步和社会经济的不断发展,人们对能源解决方案也提出了更高的要求。
对于移动设备、电动汽车等领域,电池作为电力储存的核心技术之一,已经成为人们关注的焦点。
而锂离子电池(Li-ion)又作为一种高能量密度、长寿命、环保的电池技术被广泛了解和应用。
锂离子电池是一种通过锂离子在电池的两个极板之间来实现充电和放电的电池技术。
锂离子电池以其充电周期长、充放电效率高、功率密度大等优势,在消费电子、电动汽车、无人机、储能等领域发挥了重要作用。
在充电电源储能方面,锂离子电池不仅能够满足小型家电、手机、平板电脑等日常生活用品的需求,而且也能够为电动汽车等高负荷、高流量应用提供可靠的动力源,因此在市场上具有重要的竞争力。
然而,随着新兴科技的诞生和市场的发展,锂离子电池技术也在不断地面临着新的挑战和需求。
例如能量密度的提高、安全性和稳定性的加强以及生产成本的降低等。
因此,在锂离子电池方面的研究,也变得更为重要和紧迫。
目前,锂离子电池领域在多个方向上进行研究和开发,以提高电池的容量、性能、安全性和稳定性。
在这些研究领域中,可以从以下几个方面来讨论锂离子电池的研究现状和发展趋势。
一、锂离子电池技术的研发随着新兴科技的不断涌现,锂离子电池也在不断的进行技术研发。
在电池材料、结构设计和储能方面都不断地探索和创新。
例如,磷酸铁锂电池、三元杂化电池等新型电池技术,都在寻求提高电池容量和安全性的同时,尽可能地减小电池尺寸和重量。
同时,也在积极研发新颖的电极材料、隔膜材料和电解液等领域,以提高锂离子电池的能量密度和充电速度。
二、锂离子电池的节能与环保随着人们对环保问题的重视,锂离子电池也越来越注重做到能源的高效利用,同时尽可能降低对环境的影响。
在生产流程上,采用新的技术、设备,使电池制造的污染得以降到最低。
例如在生产中采用“水基涂布技术”对电池进行涂布,这种方法的环保性能和能源消耗都比传统生产方式更加高效。
锂电池行业发展现状及趋势研究摘要本研究深入探索了全球锂电池行业的发展近况、技术进步、市场需求及其未来动向。
在能源结构的变革与环保意识日益增强的背景下,锂电池行业正处于一个蓬勃发展的黄金时期,其在电动车、智能移动设备等多个领域的应用日渐普及。
目前,行业面临的主要考验集中于原材料供需矛盾、价格不稳定、技术创新需求迫切,以及需符合严格的环保法规。
尽管挑战重重,但技术创新与产业升级也为行业开辟了广阔的发展空间,特别是在增强电池的能量密度、实现成本效益和加强安全性能等方面,孕育着无限的机遇。
研究预测,锂电池行业未来将持续其增长轨迹,尤其在新兴经济体与发展中国家展现出强劲的增势。
技术创新被视为驱动该行业前行的核心引擎,其中智能化与网络技术的融合将进一步激发行业的活力与潜力。
针对行业面临的挑战与潜在机遇,本研究提出以下建议:企业应强化技术研发与资金投入,以增强产品的性能竞争力和成本效益;深化国际合作,吸纳先进技术与管理智慧;主动适应环保政策,增加环保投入,践行绿色生产模式;同时,积极拓宽新兴市场的版图,扩大市场占有率,提升品牌国际影响力。
本研究报告旨在为锂电池行业的参与者及政策决策者提供有价值的见解与指导。
关键词:锂电池;技术发展;市场需求;技术创新;未来趋势;产业发展战略目录摘要 (1)第一章引言 (3)1.1 锂电池行业概述 (3)1.2 研究背景与意义 (4)1.3 国内外研究现状 (5)第二章锂电池技术及市场分析 (7)2.1 锂电池技术原理及进展 (7)2.2 锂电池市场需求分析 (7)2.3 锂电池市场竞争格局 (8)第三章锂电池行业发展挑战与机遇 (10)3.1 原材料供应与价格波动 (10)3.2 技术创新与产业升级 (11)3.3 环保法规与政策影响 (11)第四章锂电池行业未来趋势预测 (13)4.1 市场需求增长趋势 (13)4.2 技术创新方向 (13)4.3 产业发展战略建议 (14)第五章结论与展望 (16)5.1 研究结论 (16)5.2 行业展望 (16)第一章引言1.1 锂电池行业概述锂电池,凭借其高能量密度、长循环寿命和低自放电率等诸多优点,在当代能源领域占据了举足轻重的地位。
动力电池的研究现状及发展趋势随着全球焦点的逐渐转移,动力电池逐渐成为重要的研究方向和应用领域。
动力电池的研究现状和发展趋势对于推动能源领域的发展和应用尤为重要。
一、研究现状当前,全球能源危机日益加剧,化石燃料资源的消耗导致能源消耗比例的偏高,环境问题也日渐显著。
为了解决能源问题,动力电池的研究发展愈趋迫切。
目前,国内外在动力电池功能材料、结构设计、制备工艺、测试评价等方面取得了较大的进展。
动力电池的基本结构体系由正极、负极、电解液和隔膜四部分组成。
其中,正负极材料是动力电池的核心组成部分。
在正极材料选择方面,目前最常用的是锂离子电池和钴酸锂正极材料,具有高能量密度和较高的运行电压。
此外,镍钴酸锂、锰酸锂等也在逐渐应用中。
负极材料主要有石墨和硅等,硅作为负极材料有高容量特点,但是还需解决其易膨胀等问题。
电解液部分主要有无机电解液和有机电解液两种。
目前,无机电解液的主要成分为LiPF6,但其毒性和热稳定性较差;有机电解液主要成份为碳酸二甲酯、碳酸叔丁酯等。
另外,隔膜材料也是影响电池性能的关键因素之一。
目前研究的隔膜材料主要有聚烯烃、聚酰亚胺、聚合物等。
二、发展趋势未来动力电池的发展趋势主要有以下几个方面:1、提高储能密度提高储能密度是未来发展动力电池的一个重要方向。
目前动力电池的能量密度已达到250Wh/kg,未来有望提高至400Wh/kg以上。
提升储能密度可以减小电池体积,增加储能容量。
2、提高安全性能提高动力电池的安全性能也是未来发展的一个重要方向。
目前,动力电池的温度容忍度、自发燃烧点等都面临一定的风险。
未来需要通过研究制备新型电解液、隔膜材料等来提高其安全性能。
3、推广应用动力电池的推广应用是未来发展的重点。
目前,动力电池已广泛应用于电动汽车、无人机、船舶等领域。
未来,还有望推广到更广泛的场合,如家庭储能、通讯设施等。
4、生产降低成本未来的关键是生产降低成本。
降低成本可以使得动力电池得到更广泛的应用,并且更好地满足社会需求。
纯电动车用锂离子电池发展现状与研究进展一、本文概述随着全球对环境保护和可持续发展的日益重视,纯电动车(EV)作为一种绿色出行方式,正受到越来越多消费者的青睐。
而锂离子电池作为纯电动车的核心动力源,其性能直接影响到电动车的续航里程、充电速度和使用寿命等关键因素。
因此,锂离子电池的发展状况对于纯电动车的普及和推广具有至关重要的意义。
本文旨在对纯电动车用锂离子电池的发展现状进行系统的梳理和分析,同时探讨当前的研究进展和未来趋势。
我们将回顾锂离子电池的基本原理和类型,并概述其在纯电动车领域的应用情况。
接着,我们将重点分析锂离子电池在能量密度、充放电速度、安全性、寿命和成本等方面的最新进展和挑战。
我们还将探讨新型电池材料、电池管理系统和回收再利用技术等方面的研究进展,以及这些技术如何推动锂离子电池性能的不断提升。
我们将展望锂离子电池的未来发展趋势,包括固态电池、锂空气电池等新型电池技术的研发和应用前景,以及电池产业链的优化和整合等方面。
通过本文的阐述,我们希望能够为相关领域的研究人员和企业提供有益的参考和启示,共同推动纯电动车用锂离子电池技术的持续发展和创新。
二、锂离子电池的基本原理与类型锂离子电池,又称锂电,是一种以锂离子作为移动电荷的二次电池。
其基本原理主要基于锂离子在正负极材料之间的嵌入和脱出过程。
在充电过程中,锂离子从正极材料中脱出,通过电解质和隔膜,嵌入到负极材料中;而在放电过程中,锂离子则从负极材料中脱出,再次通过电解质和隔膜,嵌入到正极材料中。
这个过程中,锂离子在正负极之间来回移动,实现了电能与化学能的相互转换。
锂离子电池的类型多样,根据其电解质状态可以分为液态电解质锂离子电池和固态电解质锂离子电池两大类。
液态电解质锂离子电池是目前应用最广泛的一种,其电解质为液态,具有较高的离子电导率,但也可能存在漏液、易燃等安全问题。
而固态电解质锂离子电池则采用了固态电解质,具有不易泄漏、高温性能优越等优点,是下一代电池的重要发展方向。
动力锂电池行业百科发展历程工艺流程商业模式及PEST分析一、发展历程:1.初期阶段:动力锂电池的研发起源于20世纪80年代,当时以美国为主导,在镍氢电池的基础上发展出了锂离子电池。
然而,由于其高成本、低能量密度等问题,限制了其应用广泛度。
2.电动汽车崛起:随着环保意识的增强和电动汽车技术的不断进步,锂电池作为电动汽车的主要动力源开始受到关注。
2024年,特斯拉公司推出了第一款基于锂电池动力的电动车型,标志着锂电池在电动汽车领域的得到认可。
3.大规模应用:随着技术进步和成本降低,动力锂电池开始在电动汽车、储能系统等领域得到大规模应用。
不仅在特斯拉等电动汽车生产商中广泛使用,还在家用储能设备、光伏储能等领域中得到应用。
4.创新技术突破:近年来,动力锂电池行业不断进行创新,涌现出新的技术突破。
例如,固态锂电池、硅负极材料等的研发,进一步提升了电池的性能和安全性。
二、工艺流程:1.材料准备:包括正负极活性材料的制备和材料混合、锂盐溶液的制备等。
2.正负极制备:正、负极的制备包括电极材料的涂布、干燥、切割、滚压等工艺步骤。
3.电池组装:正、负极材料按照一定的规格和顺序叠放,通过隔膜将正负极隔开,并注入相应的电解液。
4.成型:成型是将组装好的电池进行密封封装,通常采用铝塑包装。
5.测试:测试包括电池容量、内阻、循环寿命等指标的测试,以确保产品质量。
三、商业模式:1.垂直一体化模式:由于锂电池制造过程中的各个环节高度关联,一些大型企业往往采用垂直一体化的商业模式,即从原材料采购到电池组装、销售都由企业自身完成。
2.拆分模式:另一种商业模式是将锂电池产业链的各个环节进行拆分,由不同的企业专注于一些环节的生产和销售。
例如,电池材料生产商专注于材料的研发和生产,电池组装厂专注于组装和销售。
3.新能源综合服务模式:一些企业通过提供新能源综合服务来建立商业模式。
例如,特斯拉通过提供电动车、电池储能系统和充电设施等一揽子解决方案,为客户提供全方位的新能源服务。
锂离子电池的发展现状及展望一、本文概述随着全球能源危机和环境污染问题的日益严重,清洁、高效的能源存储技术成为了科技研发的重点领域。
锂离子电池,作为一种重要的能源存储技术,因其高能量密度、长循环寿命、无记忆效应等优点,在便携式电子设备、电动汽车、航空航天等领域得到了广泛应用。
本文旨在全面梳理锂离子电池的发展现状,包括其技术原理、应用领域、产业规模等,同时结合当前科技发展趋势,对其未来发展方向进行展望。
我们将深入探讨锂离子电池的材料创新、结构设计、安全性提升以及环保回收等关键问题,以期为推动锂离子电池技术的进一步发展提供参考。
二、锂离子电池的发展历程锂离子电池的发展历程可以追溯到20世纪70年代。
早在1970年,M.S.Whittingham首次使用硫化钛作为正极材料,金属锂作为负极材料,制成了首个锂电池。
然而,由于金属锂的化学特性极为活泼,使得电池的安全性存在严重问题,因此这种锂电池并未得到实际应用。
随后,在1980年,John B. Goodenough发现了钴酸锂可以作为锂电池的正极材料,这一发现为锂离子电池的发展奠定了重要基础。
1982年,R.R.Agarwal和J.R.Selman发现锂离子具有嵌入石墨的特性,此发现为开发可充电的锂离子电池铺平了道路。
1990年,日本索尼公司正式推出了首个商用锂离子电池,该电池以碳材料取代金属锂作为负极,钴酸锂为正极,使用有机电解质,这种电池不仅保持了锂电池的高能量密度,还解决了金属锂的安全性问题,因此得到了广泛的应用。
进入21世纪,锂离子电池技术继续得到发展。
特别是随着电动汽车市场的崛起,对高能量密度、长寿命、高安全性的锂离子电池需求日益增大。
因此,研究者们开始探索新型的正负极材料和电解质,以提高锂离子电池的性能。
例如,硅基负极材料、富锂锰基正极材料等新型材料的出现,都为锂离子电池的性能提升提供了可能。
锂离子电池的发展历程是一部不断突破技术瓶颈、追求性能提升的历史。
磷酸铁锂电池专利分析报告一、前言随着能源问题日益受到关注,新能源替代成为当今的热门话题之一,例如锂离子电池就被应用在手机、数码相机甚至电动汽车等多种领域,而磷酸铁锂(LiFePO4)电池则是锂离子中受到关注最多的类别之一。
采用磷酸铁锂作为锂离子电池正极材料的电池被称为磷酸铁锂电池,其由于自身的优势被广泛应用于混合动力汽车、电动工具、电动自行车、电动助力车、发电储能装置等各个领域。
磷酸铁锂电池具有寿命长、使用安全、可大电流快速充电、耐高温、容量大、无记忆效应、体积小、重量轻和绿色环保等多方面特点,它是一类新型的锂离子电池用正极材料,特别适用于动力电池。
磷酸铁锂电池的出现是锂离子电池材料的一项重大突破,成为各国竞相研究的热点。
目前磷酸铁锂产品正处于行业的萌芽阶段,而中国环境问题突出,能源问题紧张,因此磷酸铁锂产品潜在市场巨大,磷酸铁锂作为一个新兴的、具有战略投资价值的产业,非常值得企业和研究机构去关注。
本文作者旨在就实践中所遇到的对磷酸铁锂电池在中国、美国范围内专利申请情况做技术方面的宏观分析,对该技术领域的发展脉络和技术竞争情况,从专利的角度作出分析和说明,希望对国内企业和研发机构能起到抛砖引玉的作用。
二、检索说明本次专利检索分析,使用的是中国国家知识产权局和美国专利商标局的专利数据库。
中国国家知识产权局的专利数据库,其数据每周更新一次,提供自1985年以来在中国申请的发明专利和实用新型的说明书全文,以及1998年以来在中国申请的外观专利说明书全文;并提供名称、摘要、分类号、申请人、发明人等检索方式。
美国专利商标局USPTO提供1976年以来到最近一周发布的美国专利全文,以及1790年——1975年的专利全文扫描图像。
它提供布尔检索、高级检索和专利号检索三种方式,其检索范围包括著录项目、权利要求和专利说明书正文。
但1790年——1975年间的专利智能通过专利号和美国专利分类号检索。
本次专利检索分析,我们使用滚雪球的方法进行检索。
基于专利分析的动力型锂离子电池发展态势分析作者:王云飞初志勇管泉谭思明厉娜刘瑾来源:《现代情报》2015年第06期[摘要]为了更好地服务于动力型锂离子电池产业发展的需要,本文开展了动力型锂离子电池专利分析研究。
研究基于德温特专利数据,采用文献调研、技术生命周期、企业竞争六要素等分析方法,对动力型锂离子电池技术领域全球专利的总体发展趋势、细分技术、专利布局以及重要申请人进行了分析。
结果显示动力型锂离子电池技术有步入成熟期的迹象,且存在下游产业整合上游产业的趋势;细分技术中电池组管理系统与隔膜原材料技术略显热门;在申请人方面,日本厂商占据技术优势,韩国厂商发展迅猛,中国厂商数量多,但专利分散,核心专利少,且尚未形成规模;此外,值得注意的是日本和韩国已开始在中国进行专利布局,而中国仍然主要针对本国市场。
[关键词]动力锂电池;专利地图;专利布局D0l:10.3969/j.issn.1008-0821.2015.06.019[中图分类号]G255.53 [文献标识码]A [文章编号]1008-0821(2015)06-0102-05锂离子电池是当今国际公认的理想化学能源,已成为电动汽车动力电池的首选,在新能源汽车时代将发挥主导作用,产业发展前景广阔。
目前我国动力型锂离子电池产业仍处于研究开发和产业化起步阶段,随着新能源汽车等七大战略性新兴产业发展规划的实施,将进一步带动动力型锂离子电池产业的发展。
针对动力型锂离子电池的专利分析有助于掌握该项技术的发展趋势、重要专利、区域分布以及申请人情况,为政府、企业以及研究人员提供有益参考与支持。
1.数据与方法动力型锂离子电池的制造经历电池材料、电芯制造、电池组集成、终端应用等环节。
技术体系的上游主要包括电极材料、电解质(电解液)、隔膜等关键原材料;中游主要包括锂电池的制造和电池成组,具体涉及电极板制作、电池芯封装、电池成组集成、电池组性能测试、电池组保护装置等;下游为应用。
检索专利的范围包括动力型锂离子电池技术体系的上游及中游。
专利数据来源为德温特专利数据库,采用主题、国际专利分类号以及德温特专利分类号相结合的方式进行检索,检索策略为总分式检索,技术具体分解为电极、电解质(电解液)、隔膜、电池单体和电池组。
总检索式为:(ALLD=((lithium or Li-ion)s3nle(cell or battery or batteriesor accumulator))0rIC=(H01M0010052)or(IC=(H01M0010)and ALLD=(Lithium or IJi-i‘on or Li-aeeumu-lator))or MC=(X16-BO1F1))and(ALLD=(electricadj vehicle 0r hybrid adj vehicleor}lybrid adj electric adj vehi-cle)r electric adi motor adj vehicle or hybrid_ddj car 0r elec-tric adj Car or hybrid or IC=(B60K0001 or B60K0006 or B60L or B60w) or MC=(X21-A01)),再通过批量去噪和人工阅读去噪,截止至2014年6月30日,共检索相关德温特专利族14339项。
细分技术是在总技术主题检索的检索结果中进行个技术分支的检索,其中共检索电极德温特专利族5262项、电解质(电解液)德温特专利族552项、隔膜德温特专利族509项、电池单体德温特专利族6043项,电池组德温特专利族1973项。
分析工具上,综合应用了汤森路透公司的TDA、TI专利地图、Innography、Ineopat以及国家知识产权局出版社专利分析软件等。
2.结果2.1总体趋势图1揭示的是动力型锂离子电池全球专利的年度变化趋势。
考虑到专利从申请到公开需要1年半至3年的时间,因此图1中的数据截止至2012年。
可以看出,全球专利申请大致经历了以下3个阶段:第一阶段技术萌芽期(20世纪90年代中期之前),在此期间,每年的专利申请数量只有几件;平稳增长期(20世纪90年代中期至2l世纪初),这一时期,全球专利申请量平稳增长,日本和美国在申请和研发方面独占鳌头。
1996年Padhi和Goodenough发现具有橄榄石结构的磷酸盐,如磷酸铁锂(LiFeP04),比传统的正极材料更具安全性,尤其耐高温,其性能远超过传统锂离子电池材料,目前已成为当前主流的大电流放电的动力锂电池的正极材料;快速增长期(21世纪初至今)这一时期全球申请量快速增长。
德国、韩国、中国的专利申请量快速增长。
研发的热点涉及广泛包括锂离子电池产业上游原材料如电极、电解质(电解液)、隔膜等以及中游产品电池单体、电池组以及在下游产品在电动汽车、混合动力汽车上的应用。
中国和韩国是今年专利申请数量增长最快的国家。
图2为动力型锂离子电池全球专利技术生命周期图,横坐标为申请人数量,纵坐标为专利族数量。
动力型锂离子电池经历了1970-1995年的技术萌芽期,1995-2010年的技术成长期后,在2011年,出现了申请人数量降低的趋势,在2012年出现了申请人数量明显减少的现象,且专利申请数量相比与2011年有所下降,这说明动力型锂离子电池有进入技术成熟期的迹象,表明日前技术竞争趋向激烈,行业进入门槛不断提高。
2.2细分技术由图3中的饼图可以看出动力型锂离子电池细分技术中单体和电极的专利规模最大,分别占总数的42%和37%,其次为电池组,专利数量最少的是电解质(电解液)和隔膜。
从曲线图中可以看出,这5项细分技术都随年代呈现出增长的趋势,其中有关电极和电池单体的专利增长速度最快。
电池组的专利起步较晚,但后期增长快。
进一步分析显示;电极技术中活性材料是研发热点;隔膜材料已聚烯烃为主,其次为尼龙、纤维及无机粒子等材料;电池成组重点技术为电池组管理系统及剩余电荷估算。
对中国专利分析显示:电极专利占据专利总数的54%,与全球专利技术相比,在充放电技术、电池测试技术上专利数量较少,但整体仍然为增长趋势。
2.3区域分布专利申请人一般在其所在国首先申请专利,然后在1年内利用优先权,申请国外专利,因此,从专利优先权所属国的数量可以反映各国在该领域的技术实力。
图4为优先权专利申请的国家分布,动力型锂离子电池技术主要集中在日本、美国、韩国、中国及德国。
其中,日本基本垄断了大部分的产业技术,优先权专利数量达到9195项,占65%。
美国相关专利族为1260项,占9%,居第二。
我国相关专利族为981项,占7%,名列第四,落后韩国,与第五名德国接近。
日本、美国作为动力型锂离子电池专利族规模最大的国家,其对市场竞争也非常激烈,因此除在本国进行专利保护外,为了在国外生产、销售产品,其必须在国外地区申请相关专利以获得知识产权保护,相应的这个国家或地区成为专利公开国,同时该国同族专利的申请也可以反映出其市场战略。
图5中纵坐标为优先权国,横坐标为公开国,其中公开国中的世界是指申请了国际专利合作条约(PCT)专利,气泡的大小代表专利族数量。
由此可以了解到,日本除在本国申请专利外,重点布局美国与中国市场,同时申请了大量的PCF专利。
美国专利布局广泛,重点关注中国市场。
中国、韩国、德国在专利申请总量上差距不大,但之间的专利保护策略上有所不同。
德国、韩国在本国专利保护同时注重主要国外市场,拥有一定数量的PCT 专利;而中国主要针对本国市场,在国外市场少有专利布局。
目前,日本在中国的专利布局共601项、美国139项、韩国143项、德国26项。
近年来,来华专利数量基本呈现逐年增加的趋势,专利权人集中在日本、韩国与美国,主要的有日本丰田、三洋电机以及韩国的LG化学和三星SDI公司。
来华专利技术重点在电极和隔膜,在电池组和单体领域的专利布局较少。
国内企业应抓住这一契机,通过追踪电池组和单体领域的研发动向,有针对性地选取研发重点,加大研发投入并进行专利申请。
2.4主要申请人企业综合竞争力评估方面,根据Dialog Innograph专利分析平台提供的分析模型,给出了企业竞争力六要素分析图(图6)。
其中,横坐标代表企业技术竞争力,涉及的参数包括企业的专利数量、专利分类数量、专利被引次数;纵坐标代表企业实力,涉及的参数包括营业收入、专利布局、专利侵权情况;气泡大小表示专利数量。
可以看出:丰田汽车位于图6中的第1象限,说明在动力型锂离子电池行业中该企业综合实力最强。
其次是松下电器、日立、日产汽车、东芝,位于第Ⅳ象限,说明这些企业在技术竞争力方面较强,但在企业实力方面,略微逊色。
韩国Lg化学、韩国三星SDI、德国博世等企业位于第Ⅲ象限,在企业技术竞争力和企业实力方面稍微落后。
中国专利数量位列第4位,但企业竞争力六要素分析中却未有中国企业上榜,说明在企业技术竞争力以及企业实力方面均落后于日本、美国、韩国与德国。
为具体分析主要申请人情况,表l给出了申请人列表。
列表包括申请人名称、专利数量、专利布局、主要发明人、专利申请持续时间以及相关的技术领域,表格中方框内的数字代表专利族数量。
排名前10的企业中,日本企业7家,占据据绝对优势。
韩国LG化学公司排名第5位,韩国三星SDI公司排名第7位,德国罗伯特博世公司排名第9位。
汽车厂商排名靠前,反映出下游产业有整合上游产业的趋势。
此外,拥有1130项以上专利的企业已占到46%,但在中国专利数量小于2项的企业则占据了企业总数的57%,说明从全球的市场上看,动力型锂离子电池技术已趋于成熟,而在中国,动力型锂离子电池技术处在发展阶段,专利技术非常分散,尚未集中到大型企业和公司。
动力型锂离子电池技术日趋成熟,关注申请人的变化趋势有助于掌握技术的发展方向,因此表2给出了动力型锂离子电池近三年来申请人的情况,包括活跃申请人、新出现的申请人以及未出现的申请人。
近三年来活跃的申请人包括日本丰田、德国的罗伯特博世、韩国三星SDI 公司等,说明近年来韩国和德国的公司表现活跃,有超过日本公司的势头。
在近三年来新出现的申请人中,中国公司占据大半,说明锂离子电池在中国出于快速增长的时期,同时反映了中国的申请人比较分散。
此外,值得注意的是,韩国第一毛织株式会社在锂离子电池领域主要申请的专利为隔膜,2014年被韩国三星公司收购。
在近三年来未出现在申请人中的A123系统公司是美国一家专业开发和生产汽车锂电池和能量存储系统的公司,已被中国万向集团收购。
3.结论3.1产业研发处于发展时期,有步入成熟期的迹象随着动力型锂离子电池技术的高速发展,新技术快速涌现,新的研究人员不断加入,各国在动力型锂离子电池技术领域,投入了大量人力和物力。