鞠洪博,汪 然,,高志龍,華 震

1.江蘇科技大學 材料科學與工程學院 江蘇鎮(zhèn)江 212100 2.江蘇天哲(鎮(zhèn)江)律師事務(wù)所 江蘇鎮(zhèn)江 212002

1 鋰電池簡介

化石能源短缺,全球氣候變暖,環(huán)境污染,這些現(xiàn)象已成為全人類共同面對的問題。有關(guān)報道顯示,我國的空氣污染主要來源于汽車,大部分石油也用于汽車行業(yè)。擺脫化石能源,發(fā)展循環(huán)、低碳經(jīng)濟已經(jīng)成為國家發(fā)展戰(zhàn)略。發(fā)展低碳經(jīng)濟,必然推動新能源行業(yè)興起。使用新能源汽車是擺脫化石能源、保護環(huán)境的重要手段。

新能源汽車的發(fā)展給全球的動力電池產(chǎn)業(yè)帶來了巨大的市場空間,鋰離子動力電池是業(yè)界普遍看好的電動汽車電源。鋰電池擁有較高的單體電壓,比能量大,具有超長的循環(huán)使用壽命。鋰電池未來的主要銷量增長來源是動力電池,相關(guān)技術(shù)自然是業(yè)內(nèi)人士的研究熱點[1-2]。

2 磷酸鐵鋰電池專利情況

鋰電池于20世紀70年代被提出。鋰電池雖然結(jié)構(gòu)簡單,但是在已知的電力系統(tǒng)中所提供的電力最大,因此在眾多電池中脫穎而出。1991年,索尼公司推出了第一款商業(yè)化用途鋰電池,徹底改變了電池市場。目前,鋰電池用于醫(yī)療、航空、汽車、國防等領(lǐng)域。鋰電池的重要部件是陽極、陰極和電解液。市面上用的最多的電極材料一般是石墨碳和鉀金屬氧化物,不同的用料會使鋰電池的使用性、安全性和使用壽命有很大不同。

磷酸鐵鋰電池是鋰電池中備受關(guān)注的種類之一,采用磷酸鐵鋰材料作為電池正極。目前,磷酸鐵鋰電池廣泛應用于電動汽車、電動自行車、電動工具、發(fā)電儲能等領(lǐng)域。磷酸鐵鋰電池具有壽命長、使用安全、可大電流快速充電、耐高溫、容量大、無記憶效應、體積小、質(zhì)量輕、綠色環(huán)保等多方面優(yōu)點。我國面臨嚴峻的環(huán)境保護問題,磷酸鐵鋰電池的出現(xiàn)成為我國解決環(huán)境污染和能源緊張等問題的重要手段,磷酸鐵鋰電池在我國具有巨大的市場潛力。

我國對促進磷酸鐵鋰電池消費的增長起重要作用,原因在于我國擁有龐大的電動汽車市場作為支撐,電動汽車行業(yè)占據(jù)磷酸鐵鋰電池市場的62%。目前,在全球磷酸鐵鋰電池市場中,亞太地區(qū)占據(jù)了58%的市場份額。其中,僅我國就占據(jù)了亞太地區(qū)40%的市場份額。在未來較長的一段時間內(nèi),我國將是亞太地區(qū)磷酸鐵鋰電池市場的重要影響因素。

磷酸鐵鋰電池領(lǐng)域?qū)＠暾埩颗琶笆闹饕暾埲艘姳?。由表1可見,排名前十的主要是我國和日本的高校、企業(yè)。其中,日本三家企業(yè)分別占據(jù)第四名、第五名和第八名,其余都是我國的高校和企業(yè)。彩虹集團、比亞迪和清華大學占據(jù)前三名,這表明我國的高校、企業(yè)在磷酸鐵鋰電池領(lǐng)域中擁有較強的研發(fā)能力和專利保護意識,我國高校和企業(yè)加大了研發(fā)的投入力度,逐漸成為專利技術(shù)創(chuàng)新的主體[3-4]。

表1 磷酸鐵鋰電池專利申請人

2000年至2019年全球范圍內(nèi)磷酸鐵鋰電池專利申請情況如圖1所示,截止到2020年上半年,全球申請的有關(guān)磷酸鐵鋰電池的專利一共有4 258項。由圖1可以看出,2005年之前全球磷酸鐵鋰電池的專利申請量增長緩慢,2005年至2011年期間申請量增長迅速,2011年的申請量是2005年的10倍多,2011年至2017年申請量穩(wěn)定在350件左右。由于專利申請后需要18個月才會公布,因此近兩年的申請量不具有參考價值。2011年之后磷酸鐵鋰電池專利申請量開始緩慢下降,主要原因是隨著技術(shù)的成熟和進步,磷酸鐵鋰電池的專利研究趨于飽和,世界各國開始著手研究新型電池材料[5]。

圖1 2000年至2019年全球磷酸鐵鋰電池專利申請情況

3 日本鋰電池專利情況

日本是世界上最大的鋰電池生產(chǎn)國,在鋰電池領(lǐng)域擁有眾多專利技術(shù),在鋰電池商業(yè)化生產(chǎn)方面處于世界領(lǐng)先地位,一度是鋰電池及相關(guān)材料專利數(shù)量最多的國家。日本鋰電池專利數(shù)量見表2。

日本patentresult公司根據(jù)各個被統(tǒng)計公司對專利技術(shù)要求、專利擁有者權(quán)利要求,以及專利審查者對專利先進性評價等計算出專利綜合實力排行榜[6]。日本主要公司鋰電池專利綜合實力分布如圖2～圖6所示。

4 我國鋰電池專利情況

我國是世界三大鋰電池生產(chǎn)國之一。近年來,隨著國家經(jīng)濟和產(chǎn)業(yè)的高速發(fā)展,我國在鋰電池及相關(guān)材料的專利申請量方面呈現(xiàn)井噴式增長。

截止至2019年5月,我國鋰電池正極材料專利申請量如圖7所示。由圖7可以看出,從2000年至2006年,相關(guān)專利每年以10件左右的速度增長,直至2006年的97件。從2007年開始,增長速度明顯加快,相關(guān)專利數(shù)量突破100件,相比2006年增幅達到57.73%。從2007年至2011年,在相關(guān)專利數(shù)量上保持持續(xù)增長的趨勢。2011年至2015年,相關(guān)專利數(shù)量有增有減,原因是有些專利申請了延遲公開,以達到保護相關(guān)知識產(chǎn)權(quán)的目的。最近幾年相關(guān)專利數(shù)量占整體數(shù)量的50.29%,可以看出最近幾年我國鋰電池領(lǐng)域發(fā)展迅速,我國在2007年之后越來越重視鋰電池技術(shù)的發(fā)展[7]。

我國鋰電池正極材料專利主要申請人情況如圖8所示。由圖8可以看出,排名前十的只有一家日本企業(yè)三洋電機,其余全部是我國高校和企業(yè),這與2010年之前截然不同。隨著我國科技的發(fā)展和國家對科研的投入,我國已經(jīng)成為鋰電池及其相關(guān)材料領(lǐng)域?qū)＠闹饕暾埲?企業(yè)申請占多數(shù),這說明我國的鋰電池技術(shù)已經(jīng)由高校理論研究向企業(yè)實際應用轉(zhuǎn)變。

表2 日本鋰電池專利數(shù)量

圖2 日本企業(yè)錳酸鋰正極專利分布

圖3 日本企業(yè)磷酸鐵鋰正極專利分布

圖4 日本企業(yè)合金負極專利分布

圖5 日本企業(yè)鐵酸鋰負極專利分布

圖6 日本企業(yè)有機電解液專利分布

圖7 我國鋰電池正極材料專利申請量

我國各省(市)鋰電池專利申請量比例如圖9所示。由圖9可以看出,廣東占24.84%,其次是北京和浙江,三者之和將近50%。這三個省(市)經(jīng)濟發(fā)達,科研機構(gòu)和高校眾多。北京是全國的政治中心,市內(nèi)有眾多高校和研究機構(gòu),國家一直非常重視這些高校和研究機構(gòu),因此在區(qū)域創(chuàng)新上占據(jù)很大優(yōu)勢?？梢?政府對于所在地的科技創(chuàng)新起到很大作用,要想提高區(qū)域創(chuàng)新能力,政府必須重視科研機構(gòu),加大科研投入,關(guān)注專利技術(shù)的發(fā)展情況和生存環(huán)境,促進企業(yè)實施專利發(fā)展戰(zhàn)略[8]。

圖9 中國各省市鋰電池專利申請量比例

在知識產(chǎn)權(quán)保護方面,我國的保護意識還很弱,常常在某一領(lǐng)域取得專利后卻不能夠及時在國外進行自我知識產(chǎn)權(quán)的保護。國外很多公司目前都在我國進行知識產(chǎn)權(quán)布局,他們雖然近年來申請的專利數(shù)量沒有我國多,但是他們的專利涵蓋面很廣,并且很多都是原創(chuàng)型核心技術(shù)。如果我國對自身的知識產(chǎn)權(quán)不懂得保護,那么在電動汽車等行業(yè)很可能會出現(xiàn)被侵權(quán)情況[9]。

5 鋰電池知識產(chǎn)權(quán)戰(zhàn)略分析

在鋰電池領(lǐng)域,前十名的專利申請者基本都為日本和我國的高校、企業(yè)。在2010年以前,日本是鋰電池領(lǐng)域擁有專利最多的國家,原因在于日本早在2002年時就確立了知識產(chǎn)權(quán)立國的政策。日本很早就開始在我國部署知識產(chǎn)權(quán)戰(zhàn)略,成為我國最大的外國專利持有者,而歐美國家則更加注重發(fā)明創(chuàng)造,其專利以專利合作條約的方式進入我國市場,以達到減少重復勞動的目的,然后再向世界其它國家推銷自己的專利。我國的產(chǎn)業(yè)仍然以勞動密集型為主,要想實現(xiàn)從勞動型向創(chuàng)造型轉(zhuǎn)變,還需要走很長的一段路[10]。近幾年,隨著我國科技的進步和發(fā)展,以及國家加大對科研的投入力度,我國已經(jīng)成為鋰電池領(lǐng)域擁有專利最多的國家,并且逐漸由改進型專利向發(fā)明創(chuàng)造型專利轉(zhuǎn)變。

日本固態(tài)鋰電池專利申請量變化趨勢如圖10所示。由圖10可以看出,2000年至2005年日本固態(tài)鋰電池專利申請量處于下降的趨勢,2005年之后日本固態(tài)鋰電池專利申請量迅速增長,主要原因是日本科技逐漸成熟,日本政府逐漸重視固態(tài)鋰電池技術(shù)的研究。日本申請人在申請專利的同時逐步在我國進行知識產(chǎn)權(quán)的布局,以起到對專利的保護作用,擁有很強的知識產(chǎn)權(quán)保護意識。

圖10 日本固態(tài)鋰電池專利申請量變化趨勢

我國鋰電池專利申請量變化趨勢如圖11所示。我國鋰電池研究起步較晚,2001年至2007年鋰電池專利申請量保持在較低的水平,增長緩慢。2007年之后,由于國家綠色節(jié)能環(huán)保理念的提出和國家對新能源的大力支持,使我國鋰電池行業(yè)得到了快速發(fā)展,專利申請數(shù)量顯著增加,并且在2010年之后增長迅速。2017年,我國鋰電池專利申請量已突破10 000件。2019年專利申請數(shù)量有所下降,原因是我國在鋰電池領(lǐng)域的技術(shù)已逐漸趨于成熟,并且逐步轉(zhuǎn)向?qū)嶋H應用方面。

圖11 我國鋰電池專利申請量變化趨勢

鋰電池正極材料專利分布情況如圖12所示。由圖12可以看出,我國鋰電池專利申請量占據(jù)全球總量的67.8%,而國外僅占32.2%,我國鋰電池申請量已遠超日本等其它國家。在國外申請份額中,日本占63%,遠超韓國、德國等國家,日本依然是鋰電池領(lǐng)域?qū)＠闹饕暾埲酥?擁有很強的研發(fā)實力。我國經(jīng)過這些年的發(fā)展,已經(jīng)成為全球鋰電池領(lǐng)域的主要申請人,并且依然保持著良好的發(fā)展趨勢。

圖12 鋰電池正極材料專利分布情況

6 鋰電池知識產(chǎn)權(quán)保護措施

2010年之前,日本是鋰電池專利的主要擁有者,并且非常注重對知識產(chǎn)權(quán)的保護。經(jīng)過這些年的發(fā)展,我國在鋰電池專利數(shù)量方面已遠超日本,成為鋰電池專利的主要申請人。雖然我國已成為主要申請人,但是對知識產(chǎn)權(quán)的保護意識還很薄弱。應對鋰電池知識產(chǎn)權(quán)的保護,應該采取如下措施:

(1) 完善知識產(chǎn)權(quán)的培訓,提高意識;

(2) 鋰電池是一個新興快速發(fā)展的行業(yè),在對鋰電池技術(shù)改良的同時,要注意對知識產(chǎn)權(quán)的保護,最好能夠發(fā)展出核心技術(shù)專利;

(3) 加大對鋰電池研究的投入,出臺有利于鋰電池行業(yè)發(fā)展的政策;

(4) 構(gòu)筑具有中國特色的鋰電池及關(guān)鍵材料專利結(jié)構(gòu),做好核心技術(shù)申請前的保密工作。

7 結(jié)束語

近年來,我國已成為全球最大的鋰電池消費國,未來鋰電池在我國的市場還將進一步擴大。但是,國內(nèi)研究人員及企業(yè)對鋰電池知識產(chǎn)權(quán)的保護意識還需增強。因此,加強技術(shù)研究,保護知識產(chǎn)權(quán)成為一項迫在眉睫的工作。建立我國的鋰電池專利預警機制,提高我國鋰電池企業(yè)的核心競爭力,是一項重要工作。