徐偉偉

（有色金屬技術(shù)經(jīng)濟(jì)研究院有限責(zé)任公司，北京 100089）

發(fā)展新能源汽車是我國(guó)從汽車大國(guó)邁向汽車強(qiáng)國(guó)的必由之路，是應(yīng)對(duì)氣候變化、推動(dòng)綠色發(fā)展的戰(zhàn)略舉措。自2012年國(guó)務(wù)院發(fā)布《節(jié)能與新能源汽車產(chǎn)業(yè)發(fā)展規(guī)劃（2012—2020年）》以來(lái)，我國(guó)堅(jiān)持純電驅(qū)動(dòng)戰(zhàn)略取向，新能源汽車產(chǎn)業(yè)發(fā)展取得了巨大成就，成為世界汽車產(chǎn)業(yè)發(fā)展轉(zhuǎn)型的重要力量之一。我國(guó)最近制定的《新能源汽車產(chǎn)業(yè)發(fā)展規(guī)劃（2021—2035年）》，更是進(jìn)一步推動(dòng)了新能源汽車產(chǎn)業(yè)的高質(zhì)量發(fā)展，促進(jìn)加快建設(shè)汽車強(qiáng)國(guó)。

隨著節(jié)能與新能源汽車產(chǎn)業(yè)的加快培育和發(fā)展，其產(chǎn)銷量數(shù)字激增，新能源汽車逐漸達(dá)到報(bào)廢年限，未來(lái)幾年內(nèi)必將迎來(lái)新能源汽車報(bào)廢的高峰[1]。

如何運(yùn)用更有效更優(yōu)化的方法對(duì)廢舊新能源汽車進(jìn)行有效回收利用，逐步形成集經(jīng)濟(jì)、環(huán)境和生態(tài)為一體的新型生態(tài)汽車產(chǎn)業(yè)，是政府和汽車制造企業(yè)面臨的重要問(wèn)題[2]。

1 新能源汽車拆解回收技術(shù)概述

新能源汽車的結(jié)構(gòu)有別于傳統(tǒng)的燃油汽車，其獨(dú)有的結(jié)構(gòu)有動(dòng)力電池、驅(qū)動(dòng)電機(jī)、增程器、傳感器以及整車集成系統(tǒng)[3]。根據(jù)動(dòng)力來(lái)源的種類，新能源汽車可分為電動(dòng)汽車、燃料汽車[4]，電動(dòng)汽車、燃料汽車又可進(jìn)一步細(xì)分，具體如圖1所示。其中，電動(dòng)汽車根據(jù)動(dòng)力形式分為純電動(dòng)汽車（BEV，包括太陽(yáng)能汽車）、混合動(dòng)力電動(dòng)汽車（HEV）、燃料電池電動(dòng)汽車（FCEV）；混合動(dòng)力電動(dòng)汽車又分為混合動(dòng)力汽車（輕混）、增程式電動(dòng)汽車（REEV）、插電式混合動(dòng)力汽車（PHEV）。燃料汽車根據(jù)燃料的不同分為氣體燃料汽車、生物燃料汽車、氫燃料汽車；氣體燃料汽車又分為壓縮天然氣（CNG）燃料汽車、液化石油氣（LPG）燃料汽車、液化天然氣（LNG）燃料汽車；生物燃料汽車又分為乙醇燃料汽車、生物燃料汽車。

圖1 新能源汽車的分類

新能源汽車具有“三縱三橫”技術(shù)布局，其中，燃料電池汽車、混合動(dòng)力汽車、純電動(dòng)汽車三種整車技術(shù)為“三縱”，多能源動(dòng)力總成系統(tǒng)、驅(qū)動(dòng)電機(jī)、動(dòng)力電池三種關(guān)鍵技術(shù)為“三橫”。

作為新能源汽車核心部件之一的動(dòng)力電池能量密度極高，具有很高的危險(xiǎn)性。尤其是廢舊動(dòng)力電池安全性、穩(wěn)定性等各項(xiàng)性能已遠(yuǎn)遠(yuǎn)不如新品電池，不合理的拆解、運(yùn)輸或者儲(chǔ)存方式會(huì)導(dǎo)致電池破損，有毒有害物質(zhì)泄露，嚴(yán)重時(shí)會(huì)引發(fā)電池?zé)崾Э?，造成起火、爆炸等安全?wèn)題[5]。新能源汽車報(bào)廢后廢舊動(dòng)力電池的處理問(wèn)題不容忽視。

動(dòng)力電池按照工作原理，分為蓄電池、燃料電池兩類，蓄電池、燃料電池又可進(jìn)一步細(xì)分，如圖2所示。

圖2 動(dòng)力電池的分類

不同燃料電池因其結(jié)構(gòu)、性質(zhì)的不同，拆解回收技術(shù)也存在差異。但動(dòng)力電池的拆解回收技術(shù)仍舊存在共性，從拆解回收的方法與流程上而言，均包含梯次利用技術(shù)、再生利用技術(shù)。一般而言，當(dāng)電池容量在20%～80%時(shí)進(jìn)行梯次利用，在低于20%時(shí)進(jìn)行再生利用。梯次利用，是將廢舊動(dòng)力蓄電池（或其中的蓄電池包/蓄電池模組/單體蓄電池）應(yīng)用到其他領(lǐng)域的過(guò)程，可以一級(jí)利用也可以多級(jí)利用。再生利用，是對(duì)廢舊動(dòng)力蓄電池進(jìn)行拆解、破碎、分離、提純、材料修復(fù)或冶煉等處理，進(jìn)行資源化利用的過(guò)程，涉及濕法、火法或材料修復(fù)等工藝。具體的，再生利用技術(shù)包含預(yù)處理（放電、拆解、分離分選）、回收再利用技術(shù)。其中，分離分選技術(shù)又包含物理法、化學(xué)法，物理法包含機(jī)械處理法，化學(xué)法包含熱處理法、酸堿溶法、有機(jī)溶劑溶解法?；厥赵倮眉夹g(shù)包括干法回收技術(shù)（髙溫裂解法、髙溫還原法、熔鹽焙燒法、機(jī)械化學(xué)法）、濕法回收技術(shù)（浸出·酸堿浸法、浸出·深共晶溶法、浸出·電化學(xué)法、浸出·微生物淋濾技術(shù)、提純）、直接修復(fù)再生法（固相原位補(bǔ)鋰法、電化學(xué)補(bǔ)鋰法）、再合成法（固相合成法、溶膠凝膠法、水熱合成法、電沉積再生法）[6]。

新能源汽車獨(dú)有的其他部件，如驅(qū)動(dòng)電機(jī)、增程器、傳感器以及整車集成系統(tǒng)，其拆解回收技術(shù)也與傳統(tǒng)汽車不同。因此，研究其拆解回收技術(shù)也顯得尤為重要。

2 研究方法綜述

作為檢驗(yàn)技術(shù)創(chuàng)新成果的一項(xiàng)重要指標(biāo)，專利常被用來(lái)測(cè)度某一領(lǐng)域的技術(shù)創(chuàng)新能力，也能夠反映出該領(lǐng)域的技術(shù)創(chuàng)新發(fā)展情況。Seidel在1949年首次系統(tǒng)地提出了專利分析的概念，他認(rèn)為，專利分析是通過(guò)對(duì)專利數(shù)據(jù)分析處理，將分析結(jié)果用直觀的圖形進(jìn)行考察理解的方法[7]。Breitzman通過(guò)對(duì)專利信息分析預(yù)測(cè)，推斷出技術(shù)創(chuàng)新的發(fā)展路徑[8]。專利在技術(shù)創(chuàng)新分析和評(píng)價(jià)中占據(jù)著舉足輕重的作用。國(guó)內(nèi)外已經(jīng)有很多學(xué)者從不同角度運(yùn)用專利數(shù)據(jù)分析方法來(lái)研究某一技術(shù)領(lǐng)域的創(chuàng)新發(fā)展情況[9]。

本文首先對(duì)新能源汽車拆解回收技術(shù)進(jìn)行三級(jí)分解，如表1所示。新能源汽車拆解回收技術(shù)按照被拆解的部件分解為動(dòng)力電池拆解回收技術(shù)、驅(qū)動(dòng)電機(jī)拆解回收技術(shù)、增程器拆解回收技術(shù)、傳感器拆解回收技術(shù)、車身及底盤拆解回收技術(shù)、整車拆解回收技術(shù)。其中，作為新能源汽車的核心組成部分，動(dòng)力電池的拆解回收技術(shù)研究最為成熟，主要分為梯次利用技術(shù)與再生利用技術(shù)兩個(gè)層面。再生利用技術(shù)中根據(jù)處理的工藝流程分為預(yù)處理·放電技術(shù)、預(yù)處理·拆解技術(shù)、預(yù)處理·分離分選技術(shù)、回收再利用技術(shù)。

表1 新能源汽車拆解回收技術(shù)分解表

在技術(shù)分解的基礎(chǔ)上，運(yùn)用專利計(jì)量分析方法，針對(duì)新能源汽車拆解回收技術(shù)在國(guó)內(nèi)的專利文獻(xiàn)進(jìn)行分析，著重研究了該技術(shù)領(lǐng)域?qū)＠暾?qǐng)的整體態(tài)勢(shì)、重要競(jìng)爭(zhēng)者、技術(shù)構(gòu)成等，以期為提高新能源汽車拆解回收技術(shù)自主知識(shí)產(chǎn)權(quán)創(chuàng)新能力提供方向引導(dǎo)與決策輔助。

本文以全球?qū)＠麛?shù)據(jù)庫(kù)為數(shù)據(jù)源，結(jié)合關(guān)鍵詞與IPC國(guó)際專利分類號(hào)，采用分-總方式構(gòu)建了新能源汽車拆解回收技術(shù)專利檢索策略。檢索日期為2021年12月。按照分-總方式，共檢索到專利申請(qǐng)11,126件，涉及汽車3,564件，涉及新能源汽車2,727件。本文分析新能源汽車拆解回收技術(shù)。

3 專利總體布局分析

3.1 專利申請(qǐng)量分布

新能源汽車拆解回收技術(shù)的年申請(qǐng)量分布如圖3所示。由圖3可以看出，從2008年開始，新能源汽車拆解回收技術(shù)專利申請(qǐng)量開始緩慢增長(zhǎng)，2014年之后快速增長(zhǎng)，2018年之后增速下降、平穩(wěn)上升。

圖3 新能源汽車拆解回收技術(shù)專利年申請(qǐng)量分布

該趨勢(shì)與我國(guó)報(bào)廢汽車回收體系的建立和管理政策以及新能源汽車發(fā)展的趨勢(shì)有關(guān)。其中，2014年之后快速增長(zhǎng)，在于我國(guó)新能源汽車擁有量在短短的兩年內(nèi)從2012年的1萬(wàn)輛增加到了2014年的12萬(wàn)輛，汽車擁有量的激增帶來(lái)了拆解回收技術(shù)的迅速發(fā)展。

3.2 專利申請(qǐng)人分布

新能源汽車拆解回收技術(shù)的專利申請(qǐng)人排名分布如圖4所示。

由圖4可以看出，新能源汽車拆解回收技術(shù)的專利申請(qǐng)人中，企業(yè)有合肥高軒、邦普集團(tuán)、國(guó)家電網(wǎng)系列、贛州豪鵬、格林美、中航鋰電、安徽綠沃等。

其中，邦普集團(tuán)，是一家專業(yè)從事再生資源的高新科技企業(yè)，在湖南長(zhǎng)沙設(shè)有全國(guó)最大的廢舊電池循環(huán)基地，作為集團(tuán)核心產(chǎn)業(yè)的廢舊電池回收量已達(dá)2000萬(wàn)只/月，并具備月處理利用廢鎳、廢鈷量500噸及年產(chǎn)硫酸鎳、氯化鈷、鎳鐵合金、電池正極復(fù)合材料、四氧化三鈷等環(huán)境友好鎳鈷新材料5000噸的綠色循環(huán)生產(chǎn)能力。其旗下的廣東邦普循環(huán)科技有限公司、湖南邦普循環(huán)科技有限公司、湖南邦普汽車循環(huán)有限公司、湖南邦普?qǐng)?bào)廢汽車循環(huán)有限公司等在新能源汽車拆解回收技術(shù)方面的專利申請(qǐng)量總量排名第一，高達(dá)150余件。

合肥國(guó)軒高科動(dòng)力能源有限公司為中國(guó)動(dòng)力電池產(chǎn)業(yè)最早進(jìn)入資本市場(chǎng)的民族企業(yè)，擁有新能源汽車動(dòng)力鋰電池、儲(chǔ)能、輸配電設(shè)備等業(yè)務(wù)板塊，建有獨(dú)立成熟的研發(fā)、采購(gòu)、生產(chǎn)、銷售體系，其專利技術(shù)主要涵蓋電芯四大主材、電芯結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)、電芯加工工藝及設(shè)備、BMS、PACK、檢測(cè)評(píng)價(jià)、拆解回收以及儲(chǔ)能等，專利布局覆蓋電池的全產(chǎn)業(yè)鏈技術(shù)，其在新能源汽車拆解回收技術(shù)方面的專利申請(qǐng)量將近100件。

格林美是世界領(lǐng)先的廢物循環(huán)企業(yè)與世界先進(jìn)的綠色低碳產(chǎn)業(yè)代表，其從攻克廢舊電池回收技術(shù)開始，再到攻克電子廢棄物綠色處理、報(bào)廢汽車整體資源化回收技術(shù)以及動(dòng)力電池材料的三元“核”技術(shù)等世界技術(shù)難題，突破性解決了中國(guó)在廢舊電池、電子廢棄物與報(bào)廢汽車等典型廢棄資源綠色處理與循環(huán)利用的關(guān)鍵技術(shù)難點(diǎn)，構(gòu)建了世界先進(jìn)的新能源全生命周期價(jià)值鏈、鈷鎢稀有金屬資源循環(huán)再生價(jià)值鏈、電子廢棄物與廢塑料循環(huán)再生價(jià)值鏈等資源循環(huán)模式和新能源循環(huán)模式。其廢舊電池回收量占中國(guó)報(bào)廢總量的10%，報(bào)廢汽車回收量占中國(guó)汽車報(bào)廢量的4%，旗下格林美股份有限公司、荊門市格林美新材料有限公司、格林美（無(wú)錫）能源材料有限公司、格林美（武漢）城市礦產(chǎn)循環(huán)產(chǎn)業(yè)園開發(fā)有限公司等在新能源汽車拆解回收方面的專利申請(qǐng)量將近90件。

贛州市豪鵬科技有限公司主要從事廢舊新能源汽車動(dòng)力電池回收及梯次利用、廢舊電池?zé)o害化和資源循環(huán)利用工作。目前，贛州豪鵬通過(guò)股權(quán)紐帶，既整合產(chǎn)業(yè)資源，形成了“材料-電池-新能源整車制造-動(dòng)力鋰電池回收”的上下游企業(yè)聯(lián)動(dòng)產(chǎn)業(yè)體系，又走出了一條鋰電行業(yè)優(yōu)勢(shì)互補(bǔ)、資源相互對(duì)接、企業(yè)共同發(fā)展的新路，也已發(fā)展成為國(guó)內(nèi)外多家知名整車和電池生產(chǎn)企業(yè)信賴的配套服務(wù)商，其在新能源汽車拆解回收技術(shù)方面的專利申請(qǐng)有30余件。

由圖4可以看出，新能源汽車拆解回收技術(shù)的專利申請(qǐng)人中，研究機(jī)構(gòu)有中南大學(xué)、中科院、中國(guó)電科研究院、合工大、清華等。

圖4 新能源汽車拆解回收技術(shù)專利申請(qǐng)人排名分布

3.3 主要申請(qǐng)人技術(shù)構(gòu)成

新能源汽車拆解回收技術(shù)的主要申請(qǐng)人技術(shù)構(gòu)成如圖5所示。由圖5可以看出，主要申請(qǐng)人的專利申請(qǐng)中，主要涉及G01R31/36·用于測(cè)試蓄電池或電池的電氣狀況的儀器，如用于測(cè)試容量或充電狀態(tài)的儀器（電池放電技術(shù)），B02C一般破碎、研磨或粉碎、B23P19/04用于裝配或拆卸部件的金屬的其他加工（電池的拆解、破碎技術(shù)），B07C5/344·根據(jù)其他特殊性質(zhì)來(lái)分選·根據(jù)電或電磁性質(zhì)（電池的分離分選技術(shù)），H02J7/用于電池組的充電或去極化或用于由電池組向負(fù)載供電的裝置、H01M6/52廢電池或電池組有用部件的再生、H01M10/0525···搖椅式電池，即其兩個(gè)電極均插入或嵌入有鋰的電池；鋰離子電池、H01M10/42·使用或維護(hù)二次電池或二次半電池的方法及裝置、H01M10/54·廢蓄電池有用部件的再生、B09B3/固體廢物的破壞或?qū)⒐腆w廢物轉(zhuǎn)變?yōu)橛杏没驘o(wú)害的東西、C22B7/處理非礦石原材料的金屬的生產(chǎn)或精煉、C22B23/鎳或鈷的提煉、C22B26/12鋰的提取、C22B47/錳的提?。姵鼗厥赵倮茫?，B60L電動(dòng)車輛動(dòng)力裝置（驅(qū)動(dòng)電機(jī)）。

圖5 新能源汽車拆解回收技術(shù)主要申請(qǐng)人技術(shù)構(gòu)成

4 各技術(shù)分支專利布局分析

各技術(shù)分支的累計(jì)專利申請(qǐng)量如圖6所示。由圖6可以看出，新能源汽車拆解回收技術(shù)專利主要布局在動(dòng)力電池的拆解、分離分選、回收再利用方面以及梯次利用技術(shù)方面。

圖6 新能源汽車拆解回收技術(shù)各技術(shù)分支專利累計(jì)申請(qǐng)量分布

其中，新能源汽車整車拆解回收技術(shù)檢索結(jié)果如表2所示。由表2可以看出，汽車相關(guān)整車拆解回收技術(shù)專利申請(qǐng)量有幾百件，但新能源汽車整車拆解回收技術(shù)專利申請(qǐng)量較少。

表2 新能源汽車整車拆解回收技術(shù)專利申請(qǐng)量

由于傳統(tǒng)汽車與新能源汽車的整車拆解回收技術(shù)有共性，下面分析汽車-整車拆解回收技術(shù)相關(guān)專利情況。如圖7所示，為汽車-整車拆解回收技術(shù)專利申請(qǐng)趨勢(shì)圖。由圖7可以看出，汽車-整車拆解回收技術(shù)專利申請(qǐng)量自2010年之后開始波動(dòng)增長(zhǎng)。

圖7 汽車-整車拆解回收技術(shù)專利申請(qǐng)量分布

如圖8所示，為汽車-整車拆解回收技術(shù)申請(qǐng)人排名示意圖。由圖8可以看出，汽車-整車拆解回收技術(shù)的申請(qǐng)人主要包括江蘇華宏、格林美、湖北博控、湖北力帝、湖南萬(wàn)容、黃石博控、銅陵天奇藍(lán)天、江蘇理工、國(guó)投安徽城市開發(fā)公司等等。

圖8 汽車-整車拆解回收技術(shù)申請(qǐng)人排名

目前檢索到的幾篇關(guān)于新能源汽車-整車拆解回收的專利如表3所示。

表3 新能源汽車-整車拆解回收專利

5 結(jié)語(yǔ)

新能源汽車拆解回收利用并不單純是行業(yè)自身發(fā)展的問(wèn)題，它在資源綜合利用、環(huán)境保護(hù)、提供就業(yè)機(jī)會(huì)等方面都有積極的影響。但是國(guó)內(nèi)在新能源汽車拆解回收領(lǐng)域還面臨諸多問(wèn)題，如除動(dòng)力電池拆解回收技術(shù)之外的如驅(qū)動(dòng)電機(jī)等其他部件的拆解回收技術(shù)專利布局較少，整車拆解回收技術(shù)重要但專利申請(qǐng)量太少，我國(guó)應(yīng)在現(xiàn)有動(dòng)力電池拆解回收技術(shù)的基礎(chǔ)上，進(jìn)一步深入改進(jìn)現(xiàn)有動(dòng)力電池拆解回收技術(shù)，同時(shí)研究驅(qū)動(dòng)電機(jī)等其他部件的拆解回收技術(shù)，并關(guān)注整車拆解回收技術(shù)的研究，以彌補(bǔ)在新能源汽車拆解回收技術(shù)方面的短板問(wèn)題。