中國(guó)粉體網(wǎng)訊 2010年后,借著鋰資源供應(yīng)日漸緊張的“東風(fēng)”,鈉離子電池研究重新得到了廣泛關(guān)注。本文通過(guò)中國(guó)專利信息中心和知網(wǎng)提供的專利檢索,從專利角度梳理鈉離子電池的專利申請(qǐng),來(lái)對(duì)該領(lǐng)域的專利的時(shí)間分布、地域分布以及各關(guān)鍵技術(shù)的重點(diǎn)專利申請(qǐng)一窺究竟,以期對(duì)該領(lǐng)域的專利技術(shù)發(fā)展?fàn)顩r以及專利審查提供參考。檢索對(duì)象限定在2021年10月之前公開的發(fā)明和實(shí)用新型專利申請(qǐng),且僅檢索中文專利和英文的世界專利。
1.全球?qū)@植几艣r
鈉離子電池最早在20世紀(jì)70年代末與鋰離子電池同時(shí)受到關(guān)注。通過(guò)對(duì)中國(guó)國(guó)內(nèi)的“鈉離子電池”以及世界范圍內(nèi)“Sodium battery/cell”關(guān)鍵詞專利申請(qǐng)進(jìn)行統(tǒng)計(jì),結(jié)果如下。
1.1申請(qǐng)年度分布
圖1:世界鈉離子電池專利申請(qǐng)數(shù)量趨勢(shì)(截至2021年前)
基于專利的技術(shù)趨勢(shì)分析通常遵循四個(gè)連續(xù)的階段:i)前期(新興),ii)起飛(成長(zhǎng)),iii)加速(成熟),最后 iv)穩(wěn)定(飽和)。開發(fā)前階段的特點(diǎn)是年度專利數(shù)量呈指數(shù)增長(zhǎng),而成長(zhǎng)階段的特點(diǎn)是專利數(shù)量下降,因?yàn)楣疽呀?jīng)在對(duì)技術(shù)進(jìn)行整合和商業(yè)化。
圖1反應(yīng)了鈉離子電池專利申請(qǐng)量的年度變化。從圖中可以看出,鈉離子電池的研究起始于20世紀(jì)70年代。曲線在1990~2005之間有小高峰,這里的專利有相當(dāng)一部分是由日本主要研究的鈉硫電池構(gòu)成。鈉硫電池是一種高溫鈉離子電池,起步遠(yuǎn)早于現(xiàn)在研究的室溫鈉離子電池,由上世紀(jì)90年代被日本科學(xué)家發(fā)明。在2010年以后,專利申請(qǐng)量開始上升,并自2012年起進(jìn)入高速發(fā)展時(shí)期。這體現(xiàn)了2010年后鈉離子電池研究的興趣重燃。自2017年以來(lái),鈉離子電池的年度專利數(shù)量呈下降趨勢(shì),標(biāo)志著進(jìn)入增長(zhǎng)階段。專利數(shù)量的這種下降歸因于研究的縮減,因?yàn)楣鹃_始專注于商業(yè)化。
1.2申請(qǐng)地域分布
圖2:鈉離子電池專利申請(qǐng)來(lái)源國(guó)分析(截至2021年10月前)
申請(qǐng)來(lái)源國(guó)排名前三位的是中國(guó)、日本和美國(guó)。這反映出這些國(guó)家在該技術(shù)領(lǐng)域的技術(shù)實(shí)力狀況領(lǐng)先。其中,中國(guó)的專利申請(qǐng)量占比最大,占到了中英文專利總數(shù)的38%?梢钥闯鲋袊(guó)企業(yè)和研究機(jī)構(gòu)對(duì)鈉離子電池的研究十分重視。
2.中國(guó)專利概況
通過(guò)對(duì)中國(guó)國(guó)內(nèi)的“鈉離子電池”關(guān)鍵詞專利申請(qǐng)進(jìn)行統(tǒng)計(jì),結(jié)果如下。
2.1申請(qǐng)年度分布
圖3:中國(guó)鈉離子電池專利申請(qǐng)數(shù)量趨勢(shì)(截至2021年前)
國(guó)內(nèi)的“鈉離子電池”關(guān)鍵詞專利申請(qǐng)統(tǒng)計(jì)年度申請(qǐng)數(shù)量趨勢(shì)結(jié)果如圖3。與世界專利申請(qǐng)數(shù)量趨勢(shì)相比,中國(guó)的專利申請(qǐng)起步較晚,但上升迅速。與世界趨勢(shì)圖類似,在2010年以后,中國(guó)鈉離子電池專利申請(qǐng)量開始上升,并自2012年起進(jìn)入高速發(fā)展時(shí)期。與世界專利申請(qǐng)趨勢(shì)類似,中國(guó)的鈉離子電池專利也在2017年后開始下降,標(biāo)志著進(jìn)入增長(zhǎng)階段?梢姳M管中國(guó)的鈉離子電池研究起步略晚,但并未落伍。
2.2申請(qǐng)人排名
對(duì)“鈉離子電池”專利檢索結(jié)果進(jìn)行申請(qǐng)人排名分析,結(jié)果如圖4:
圖4:中國(guó)鈉離子電池申請(qǐng)人排名(截至2021年10月前)
由圖4可以看出,專利申請(qǐng)的前十名除了寧德時(shí)代一家公司外,其余均為高校或科學(xué)研究院所。陜西科技大學(xué)和中南大學(xué)掌握最多的鈉離子電池專利。這反映出目前鈉離子技術(shù)的發(fā)展程度還不夠成熟,離大規(guī)模市場(chǎng)應(yīng)用還有一定的距離。
2.3關(guān)鍵技術(shù)分布
對(duì)“鈉離子電池”專利檢索結(jié)果進(jìn)行二次檢索,分別檢索“正極材料”、“負(fù)極材料”和“電解質(zhì)/電解液”,結(jié)果分布如下:
圖5:中國(guó)鈉離子電池各技術(shù)分支申請(qǐng)量分布(截至2021年10月前)
可以看出,鈉離子電池材料的研究重心還是更多在于正極和負(fù)極材料上。
2.3.1正極材料
對(duì)“正極材料”的檢索結(jié)果進(jìn)一步二次檢索,檢索三種目前鈉離子電池常用的正極材料,結(jié)果如圖6:
圖6: 中國(guó)鈉離子電池正極材料專利申請(qǐng)量分布(截至2021年10月前)
可以看出三種正極材料的研究數(shù)量不相上下,在未來(lái)的一段時(shí)間內(nèi),這三種正極材料還將進(jìn)行競(jìng)爭(zhēng)。
2.3.2負(fù)極材料
對(duì)“負(fù)極材料”的檢索結(jié)果進(jìn)一步二次檢索,檢索五種目前鈉離子電池的負(fù)極材料,結(jié)果如圖7:
圖7:中國(guó)鈉離子電池負(fù)極材料專利申請(qǐng)量分布(截至2021年10月前)
由圖可以看出,碳基的負(fù)極材料(如硬碳)是鈉離子電池研究的熱點(diǎn)。
2.3.3電解質(zhì)
對(duì)“電解質(zhì)/電解液”的檢索結(jié)果進(jìn)一步二次檢索,檢索三種目前鈉離子電池常用的電解質(zhì),結(jié)果如圖8:
圖8:中國(guó)鈉離子電池電解質(zhì)專利申請(qǐng)量分布(截至2021年10月前)
由圖8可見,有機(jī)電解液是鈉離子電池的電解液中的研究熱點(diǎn),但是水系電解液的研究也占有一席之地。
3.國(guó)內(nèi)重點(diǎn)企業(yè)專利分析
3.1寧德時(shí)代專利分析
寧德時(shí)代新能源科技股份有限公司是國(guó)內(nèi)研究鈉離子電池的領(lǐng)頭企業(yè)之一。2021年7月29日,寧德時(shí)代成功舉行了首場(chǎng)線上發(fā)布會(huì),董事長(zhǎng)曾毓群博士發(fā)布了寧德時(shí)代的第一代鈉離子電池。通過(guò)在知網(wǎng)以關(guān)鍵詞“主題:鈉離子電池”and“申請(qǐng)人:寧德時(shí)代”搜索專利,一共找到35項(xiàng)專利,其中8項(xiàng)專利已經(jīng)授權(quán),授權(quán)公開與申請(qǐng)公開重復(fù),實(shí)際專利27項(xiàng),專利總體情況如下:
圖9:寧德時(shí)代鈉離子電池專利發(fā)表數(shù)量趨勢(shì)(截至2021年10月前)
可以看出,寧德時(shí)代自2018年開始,專利的發(fā)表數(shù)量是逐年增加的,這體現(xiàn)了鈉離子電池研究進(jìn)展的速度在加快。
圖10:寧德時(shí)代鈉離子電池專利的關(guān)鍵詞共現(xiàn)網(wǎng)絡(luò)
由于關(guān)鍵詞之間聯(lián)系緊密,共現(xiàn)網(wǎng)絡(luò)圖排布較為密集。出現(xiàn)最多的前幾大關(guān)鍵詞為:容量保持率、倍率性能、正極活性材料、普魯士藍(lán)、放電容量、放電比容量、初始容量和壓實(shí)密度。可以看出寧德時(shí)代鈉離子電池具體研究的重心在于正極材料的普魯士藍(lán)類材料。
圖11:寧德時(shí)代鈉離子電池專利作者合作網(wǎng)絡(luò)
專利發(fā)明人情況如圖11所示,數(shù)量從多到少依次為梁成都、郭永勝、曾毓群、劉倩、蘇碩劍和王瑩等。董事長(zhǎng)曾毓群博士發(fā)布的專利署名只有自己一人,所以在合作網(wǎng)絡(luò)上呈現(xiàn)出孤島狀。
3.2中科海鈉專利分析
中科海鈉科技有限責(zé)任公司是一家專注于鈉離子電池研發(fā)與生產(chǎn)的高新技術(shù)型企業(yè)。通過(guò)在知網(wǎng)以關(guān)鍵詞“主題:鈉離子電池”and“申請(qǐng)人:中科海鈉”搜索專利,一共找到22項(xiàng)專利,專利總體情況如下:
圖12:中科海鈉鈉離子電池專利發(fā)表數(shù)量趨勢(shì)(截至2021年10月前)
與寧德時(shí)代類似,自2018年開始,除了還未結(jié)束的2021年,中科海鈉鈉離子電池專利的發(fā)表數(shù)量也是逐年增加的。
圖13:中科海鈉鈉離子電池專利的關(guān)鍵詞共現(xiàn)網(wǎng)絡(luò)
出現(xiàn)最多的前幾大關(guān)鍵詞為負(fù)極材料、惰性氣氛、容量保持率、導(dǎo)電劑、表面包覆和電荷平衡。可以看出,與寧德時(shí)代不同,中科海鈉的研究重心在于鈉離子電池的負(fù)極材料。
圖14:中科海鈉鈉離子電池專利作者合作網(wǎng)絡(luò)
專利發(fā)明人情況如圖14所示,數(shù)量從多到少依次為胡勇勝、唐堃、戚興國(guó)、鞠學(xué)成和任瑜等。
4.總結(jié)
對(duì)于一項(xiàng)技術(shù),要判斷其對(duì)未來(lái)產(chǎn)業(yè)的影響力,除了與自身的研究水平有關(guān),還受市場(chǎng)、企業(yè)能力、政府政策以及其他因素的影響。但是對(duì)處于產(chǎn)業(yè)化初期的技術(shù)而言,專利指標(biāo)能有效地反映其產(chǎn)業(yè)影響力。為了更深入地把握鈉離子電池技術(shù)未來(lái)產(chǎn)業(yè)影響力,將來(lái)可對(duì)鈉離子電池的各種技術(shù)的專利文獻(xiàn)分時(shí)段進(jìn)行文本聚類,以判斷各種技術(shù)的技術(shù)障礙、應(yīng)用領(lǐng)域變化、技術(shù)發(fā)展方向,進(jìn)而把握其未來(lái)產(chǎn)業(yè)影響力。今后通過(guò)更深入的研究、專利指標(biāo)獲取上的日益進(jìn)步,將能夠更加全面且客觀地比較與分析各種鈉離子電池技術(shù)未來(lái)產(chǎn)業(yè)影響力。
參考來(lái)源:
1.中國(guó)專利信息中心
2.中國(guó)知網(wǎng)
3.鄭偉偉,鄧雋. 鈉離子電池專利技術(shù)分析
4.姜照華等. 基于專利指標(biāo)的新興電化學(xué)儲(chǔ)能技術(shù)未來(lái)產(chǎn)業(yè)影響力比較
(中國(guó)粉體網(wǎng)編輯整理/波德)
注:圖片非商業(yè)用途,存在侵權(quán)請(qǐng)告知?jiǎng)h除