第 3 章 先进储能材料行业的专利信息分析
3.1 数据来源及检索式
本章研究对象是在中国申请的先进储能材料行业的专利技术，故检索数据库范围为中国专利数据库，使用的检索工具为上海知识产权（专利信息）公共服务平台检索系统，该系统是现今国内开放最为齐全的专利数据库。改革开放后电子电能产业迅速发展，国外企业以及科研机构开始在国内为其核心技术申请专利，国内企业和科研机构也才开始慢慢重视专利申请，为了保证分析的准确性，系统检索年限选择 1985 年到 2012 年 12 月，但是由于发明专利公开的时限性，2011、2012 年提出申请的部分专利文献还没有公开，因此该年的数据不完整，实际的专利申请文献数据会略大于检索到的数据。
先进储能材料技术领域以镍系列和锂系列电池材料、燃料电池材料、超级电容材料以及钒液流电池材料的专利为主要检索对象。通过对技术领域关键词以及 IPC 的筛选组合，在文摘和发明名称中进行检索并最终确定检索式。检索式如下所示：
（AB=（（电池 AND （镍氢 OR 镍钴 OR 镍锌 OR 锂 OR 钴酸锂 OR 钛酸锂 OR 泡沫镍 OR 泡沫铜 OR 泡沫铁镍 OR 磷酸铁锂 OR 铅酸 OR 钒液流 OR 燃料）） OR （（电容器 AND （碳纳米管 OR 活性炭粉 OR 活性碳纤维 OR膨胀性石墨 OR 碳气凝胶 OR 炭黑 OR 石墨烯 OR 纳米孔玻态碳 ORCNT/V2O5 纳米线 OR 氧化钌 OR 氧化锰 OR 氧化镍 OR 聚毗咯 OR 聚曝吩 OR 聚苯胺 OR 聚对苯 OR 聚乙烯二茂铁）） OR 超级电容器））） OR （TI=（（电池 AND （镍氢 OR 镍钴 OR 镍锌 OR 锂 OR 钴酸锂 OR 钛酸锂 OR 泡沫镍OR 泡沫铜 OR 泡沫铁镍 OR 磷酸铁锂 OR 铅酸 OR 钒液流 OR 燃料）） OR（（电容器 AND （碳纳米管 OR 活性炭粉 OR 活性碳纤维 OR 膨胀性石墨 OR碳气凝胶 OR 炭黑 OR 石墨烯 OR 纳米孔玻态碳 OR CNT/V2O5 纳米线 OR氧化钌 OR 氧化锰 OR 氧化镍 OR 聚毗咯 OR 聚曝吩 OR 聚苯胺 OR 聚对苯 OR 聚乙烯二茂铁）） OR 超级电容器）））3.2 先进储能材料专利分析。
下文将对检索式检索得出的专利及相关文献数据从年度申请情况、专利类型、技术分布领域、专利区域分布状态、申请人情况、生命周期等方面展开分析，为预测先进储能材料产业的技术发展方向、提高专利产业化、制定产业专利战略提供有力的理论支持。
3.2.1 年度趋势分析
在先进储能材料技术不断发展的今天，专利已经成为保护技术创新成果的主要手段之一。本文通过统计专利年度申请数量，详细分析了产业及其特定技术领域的创新成果或研发投入的年度发展趋势。图 3-1 为先进储能材料产业专利年度申请量趋势图。从图中可以看出，由于受我国社会经济发展水平和科研创新能力的制约，我国先进储能材料产业在 2000 年以前专利申请数量较少，相关技术并没有大的突破和创新。2000 年以后，随着中国加入 WTO,各个产业受到了来自全球的技术竞争的压力，为了适应大环境的改变，促进经济社会的全球化发展，我国政府开始注重知识产权保护制度，特别是专利保护制度的发展，并且加大了各个产业的科技研发力度，并尤其是近几年来，国家的能源汽车、风电和太阳能装备、新能源材料以及节能环保等产业的快速发展，为储能产业的发展提供了巨大的市场空间。于是先进储能材料作为未来的新材料发展的热点，进入了飞速发展期。2008 年整个产业因受全球经济环境的影响，申请量相对 2007 年的 4144件有所降低，但随后的年申请量即迅速上升。特别是 2009 年以后，国家战略性新兴产业的提出激励了各行各业的科研创新工作，新材料作为战略性新兴产业之一也开始飞速发展，先进储能材料作为新材料的一种，其技术创新也有了一定的飞速的成长变革，故专利的年申请量的增加相对之前几年都有大幅度增多，2010年的申请量比 2009 年的申请量多出 1165 件。其中 2011 和 2012 年的数据分别为6091 件和 2999 件，根据中国专利法规定发明专利申请 18 个月后才予以公开，故现在统计的这个数据还是不完善的，也就是说专利申请量是超过目前统计到的数字的。
随着技术创新的发展，先进储能材料产业作为战略性领域，国家近几年也加重对其在能源应用方面的认知，为推动先进储能材料等先进技术的发展，将其列入了十二五发展规划。总体而言，先进储能材料产业的专利申请在 2000 年之后出现了持续高速增长的态势，整个行业对技术创新的重视程度在不断提高。
3.2.2 专利类型分析
我国专利法规定的专利包括发明、实用新型和外观设计。不同类型的专利要求的创新高度不同，其审查标准和条件以及保护期限也各不相同。发明专利审查授权的要求最为严格，保护期限有二十年，其保护力度更大，同时也具有更大的市场价值空间。
从图 3-2 中可以看出，截至统计日期，我国有关先进储能材料的技术主要集中分布在发明专利和实用新型上，分别占总量的 75%、23%,外观设计专利数量则非常少，仅有 2%.与我国其他产业的现状不同，该产业的发明专利又较实用新型多，这是因为材料产业的具有其自身特性，在材料研发过程中，材料的生产方法占据主要地位。由此也能看出先进储能材料行业的发展技术性较强，且大多具有稳定的创造性、新颖性和实用性。
3.2.3 申请人及申请人的主要 IPC 申请量分析
通过对申请人以及专利技术研发人员的分析可以看出特定技术领域的地区分布情况以及各研发团队的竞争状态，同时能了解到研发人员及其团队主要关注的技术领域。
图 3-3 为先进储能材料 TOP15 申请人的专利申请情况。丰田自动车株式会社、三星 SDI 株式会社、松下电器产业株式会社分别以 1511、1422、1318 件的申请量排名前三，且其申请数量远多于同行业其他竞争者，处于行业领先地位。
比亚迪股份有限公司、天津力神电池股份有限公司、清华大学则以相对较多的数量排名第四、五、六名，其中天津力神电池股份有限公司比清华大学的申请量只多六件。这些前十五位的申请人在先进储能材料领域中占有绝对的优势地位，但是其中拥有申请量最多的前三名为日本、韩国企业，当中三家中国高校的申请量总数并不多，同时中国本土企业也比较少、申请数量均不多。由此可以看出，韩日等国的企业在先进储能材料领域不仅具备强大的国际竞争力，而且拥有此领域的核心技术，对行业的发展具有引导性意义。
为了分析主要申请人所研究的核心技术领域，图 3-4 列出了先进储能材料主要申请人的主 IPC 申请量，由图可以看出主要申请人拥有的专利技术主要集中 H部电学部分，尤其是 H01M（用于直接转变化学能为电能的方法或装置）部分，其中丰田自动车株式会社在 H01M8（燃料电池及其制造）方面比较具有竞争力，三星 SDI 株式会社则比较注重 H01M4（电极）、H01M8（燃料电池及其制造）以及 H01M10（二次电池及其制造）这三方面技术的均衡发展。松下电器产业株式会社主要关注 H01M4（电极）、H01M8（燃料电池及其制造）这两块，H01M10（二次电池及其制造）这方面也有涉及。通过对图标数据的全面分析，可以看出各个企业及科研机构主要的研究方向，对我国先进储能材料的发展指明了方向。
3.2.4 专利的区域分析
从图 3-5 可以看出，排在第一位的广东省的总申请量为 6028 件，江苏省以总量 3145 件名列第二，北京和上海分别以 2922 件和 2858 件排在第三、第四位。
由于这些地区经济较发达、产业规模大，科研人才的水平较高、科研人才之间相互交流学习的比较频繁，得出的技术成果较多，再加上这些地区的企业为了在激励的市场竞争中保护自身的创新成果，及时地促使自身各部门具备专利保护意识，即在实际工作中灵活运用专利制度维护自身利益，所以其技术申请量较多，并占据了申请总量的大部分。而对于那些经济不发达的地区，不仅知识产权保护意识淡薄，没有制定符合自身状况的知识产权战略，而且技术过于分散，故专利申请数量相对而言就比较少。
3.2.5 专利的生命周期分析
专利技术的生命周期分析作为一种专利定量分析的方法，能够全方位地反映专利技术的发展水平。图 3-6 是对先进储能材料专利生命周期的分析图，该图直接地反应了专利申请数量、专利申请人数的关系，我们可以发现该专利技术在1985 年至 2000 年这段时间里处于初步发展阶段，专利申请数量较少，且多数为原理性的基础专利。2000 年之后，该技术进入快速发展时期，随着专利技术数量的增多以及技术的不断市场化，越来越明显的技术收益使得越来越多的企业加入其中，随后技术分布范围也相应地扩大，专利申请人数也急速上升，并于 2011年创造了历史最高申请量及申请人数。2011 年至 2012 年的这段时间，由于发明专利进入实质阶段具有 18 个月的盲期，所以现统计的 2012 年的专利申请数和申请人数并不完全，不具有参考性。但根据该技术的生命周期图我们大致可以推断出 2012 年后该技术将继续飞速发展。
3.2.6 专利 IPC 分析
IPC 是 International Patent Classification 的缩写，指的是国际专利分类号，即通过国际专利分类法对专利文献进行分类而得到的分类号。通过对先进储能材料的技术专利的 IPC 构成进行统计分析，可以判断其在此技术领域的研发情况、核心技术及其竞争状况。
图3-7是对先进储能材料产业IPC分类情况的一个统计，一共有十五组数据，专利分布数量共计有 33101 条。通过图表我们可以看出该技术领域内的专利主要是集中在 H 部电学，其中前五名分布在 H01M4 电极、H01M8 燃料电池及其制造、H01M10 二次电池及其制造、H01M2 非活性部件的结构零件、H02J7 供电或配电的电路装置等具体技术领域当中。由统计的数据我们得到 H01M 用于直接转变化学能为电能的方法或装置基本上包括了先进储能材料领域的大部分专利，说明这些领域是目前技家和学者研究重点和研究成果主要集中在用于直接转变化学能为电能的方法或装置这几块，并在这方面取得了较大的突破和创新。
术较为成熟、专利数量相对集中的领域，且我国国内的专3.3 先进储能材料产业专利分析的结论就全国范围来看，先进储能材料行业的专利年度申请量自 2000 年以后进入快速增长阶段，而且随着国家对科技研发力度的加强，专利申请量的增长趋势将不断加快。就发明的类型而言，我国先进储能材料的技术主要是技术含量最高的发明专利，同时由于产业的技术特性，行业内的外观设计专利极少。据分析，在我国该领域申请专利最多的是韩国和日本的企业，其不仅申请数量远大于中国高校和本土企业，而且掌握着该领域的大部分核心技术，制约着我国储能行业的发展。从 IPC 分类情况的统计可以看出，中国先进储能材料的技术研究成果主要集中在 H 部（电学），其中 H01M4、H01M8、H01M10 等具体技术领域技术较为成熟，是国内研究的重点。中国先进储能材料技术主要分布在广东、江苏等经济较发达地区，那些经济欠发达地区技术分散导致申请量较少。随着国家政策的推动、市场需求的不断扩大，中国先进储能材料技术将会继续不断地发展，并将推动相关行业的发展。
根据技术的 IPC 分类分析，可以看出我国先进储能材料的核心技术专利主要是集中在 H 部（电学）和 C 部（化学），其中分布最多的是 H 部（电学），而 H01M（用于直接转变化学能为电能的方法或装置）基本上包括了先进储能材料领域的大部分专利，即本小类包括一次或二次电池或电池组，以及燃料电池或电池组。
由先进储能材料的基础性和必要性可得出，行业科技创新活动可以在发展电学的基础上，同时加大化学、冶金等发展力度。以先进储能材料的研发为基础，建设电池材料及电池检测中心，带动终端产品如智能电网、新能源汽车等的发展，形成先进储能电池材料的研发及应用产业链。而且随着电池和超级电容器等储能设备正向更高的功率密度和能量密度发展，未来动力电池、储能电池产业及其上游的先进储能材料产业已经展现出了不可小视的潜力和美好的新前景。
