胥彥玲，鄧明榮，鄒秀萍

（1.北京市科學(xué)技術(shù)情報(bào)研究所,北京 100032；2.中國(guó)科學(xué)院科技政策與管理科學(xué)研究所,北京 100190）

我國(guó)是世界上最大的鉛蓄電池生產(chǎn)、消費(fèi)國(guó)。巨大的生產(chǎn)和使用量必然帶來(lái)巨大的廢鉛蓄電池的處理難題。廢鉛蓄電池含有74%的鉛及其化合物，資源回收利用價(jià)值高。與原生鉛相比，通過回收再生鉛，每噸可節(jié)約標(biāo)煤65kg、節(jié)水235m3、減少固體廢物排放128t[1]。國(guó)外很早就開始了廢鉛酸蓄電池的回收利用工作并積累了豐富的經(jīng)驗(yàn)。例如，德國(guó)法律規(guī)定鉛酸蓄電池的生產(chǎn)廠商需要對(duì)廢棄電池進(jìn)行回收處理，日本由社區(qū)負(fù)責(zé)廢棄鉛酸蓄電池的收集及回收，丹麥對(duì)新電池收取回收利用費(fèi)[2]。與國(guó)外相比，我國(guó)的廢鉛酸蓄電池的回收利用效率較低。過低的回收利用水平不僅導(dǎo)致了資源的浪費(fèi)，而且對(duì)我國(guó)的環(huán)境亦造成了嚴(yán)重的影響。因此，加強(qiáng)對(duì)鉛蓄電池回收利用技術(shù)的研發(fā)對(duì)我國(guó)的生態(tài)環(huán)境保護(hù)及節(jié)約企業(yè)的成本都具有重要的意義。

本文從專利角度出發(fā)，以全球范圍內(nèi)申請(qǐng)的鉛蓄電池回收利用技術(shù)相關(guān)的專利文獻(xiàn)為分析對(duì)象，從發(fā)展態(tài)勢(shì)、市場(chǎng)活躍度、專利價(jià)值度、主要申請(qǐng)人和我國(guó)各地排名五個(gè)維度進(jìn)行深入分析，并提出相關(guān)建議，以期為我國(guó)鉛蓄電池回收利用技術(shù)的發(fā)展提供參考。

1 數(shù)據(jù)與方法

本文采用智慧芽專利數(shù)據(jù)庫(kù)，使用主題關(guān)鍵詞結(jié)合國(guó)際專利分類號(hào)（IPC 分類號(hào)）的檢索策略進(jìn)行檢索。其中主題關(guān)鍵詞是通過閱讀大量的相關(guān)期刊文獻(xiàn)、專利文獻(xiàn)等總結(jié)提煉的。主題關(guān)鍵詞包括鉛蓄電池、鉛酸蓄電池、鉛酸電池、回收、再利用。采用的IPC 分類號(hào)包括H01M10/54、H01M6/52、H01M10/00、B09B、C22B7/00、H01M10/06、H01M10/20、H01M4/14、H01M2/28、H01M4/68、H01M4/73、H01M4/82。檢索截止日為2020年11月17日，檢索范圍為2000年以后，共獲得相關(guān)全球?qū)＠暾?qǐng)4907 件。因?yàn)閷＠暾?qǐng)到專利公開有18 個(gè)月的滯后期，所以2018年以后的數(shù)據(jù)僅作對(duì)比參考。

2 專利數(shù)據(jù)分析

2.1 發(fā)展態(tài)勢(shì)分析

有關(guān)鉛蓄電池回收利用技術(shù)的專利出現(xiàn)較早，1923年，一件申請(qǐng)?zhí)枮閁S1923620845 的美國(guó)專利提到了制作二次電池的成分來(lái)源于廢棄的鉛蓄電池；1925年申請(qǐng)的美國(guó)專利US1587623A，涉及一種回收鉛蓄電池板組件的工藝，針對(duì)已有的加熱和熔化技術(shù)存在容易引起氧化、導(dǎo)致金屬損失以及無(wú)法獲得純鉛的問題，提出在合適液體載體條件下將格柵和粘黏的氧化物一起壓碎，然后將金屬與載體分離，并處理分離的部分以回收純度較高的金屬。2000年以前申請(qǐng)的鉛蓄電池回收利用技術(shù)專利，大多來(lái)自美國(guó)或日本，中國(guó)與加拿大的專利申請(qǐng)量也較多。

鉛蓄電池回收利用技術(shù)專利申請(qǐng)趨勢(shì)見圖1。從圖1 可以看出，全球鉛蓄電池回收利用技術(shù)的專利申請(qǐng)以發(fā)明專利為主，已授權(quán)的發(fā)明專利占到總專利申請(qǐng)量的29%。2000年以來(lái)，中國(guó)與全球的鉛蓄電池回收利用技術(shù)專利申請(qǐng)趨勢(shì)基本相同，總體呈向上增長(zhǎng)趨勢(shì)，具體可分為三個(gè)小階段：2000—2004年，申請(qǐng)量較少，趨勢(shì)較為平穩(wěn)；2005—2010年，申請(qǐng)量逐漸增多，但增長(zhǎng)速度仍較為平緩；2010年以后，專利申請(qǐng)量進(jìn)入了快速增長(zhǎng)階段，雖有小范圍的波動(dòng)，但總體呈快速增長(zhǎng)趨勢(shì)。由此可見，隨著綠色經(jīng)濟(jì)發(fā)展的加速推進(jìn)，鉛蓄電池回收利用逐漸被各國(guó)重視，相關(guān)的技術(shù)研究也進(jìn)入了高度需求期，研究熱度日益增加，特別在中國(guó)近年來(lái)研究熱度尤為突出。

圖1 鉛蓄電池回收利用技術(shù)專利申請(qǐng)趨勢(shì)

2.2 市場(chǎng)活躍度分析

世界各國(guó)及地區(qū)的鉛蓄電池回收利用技術(shù)專利申請(qǐng)數(shù)量，可反映出該國(guó)及地區(qū)的鉛蓄電池回收利用市場(chǎng)活躍程度。鉛蓄電池回收利用技術(shù)專利申請(qǐng)受理量排名前十的國(guó)家及地區(qū)如圖2所示。

圖2 鉛蓄電池回收利用技術(shù)專利申請(qǐng)受理量排名前十的國(guó)家及地區(qū)

專利受理量排名第一的是中國(guó)，相關(guān)專利受理量在3000 件以上，這反映出中國(guó)鉛蓄電池回收利用市場(chǎng)較為活躍；專利受理量排名第二第三的分別為美國(guó)和日本；歐洲的專利受理量排名第四?？梢姡袊?guó)、美國(guó)、日本等對(duì)鉛蓄電池具有巨大消費(fèi)需求的國(guó)家在鉛蓄電池回收利用技術(shù)領(lǐng)域具有更迫切的需求。

2.3 專利價(jià)值度分析

本次專利價(jià)值度的分析主要利用了IncoPat 平臺(tái)提供的專利價(jià)值分析功能，IncoPat 平臺(tái)專利價(jià)值分析模型融合了專利分析行業(yè)最常見和重要的分析指標(biāo)（如技術(shù)穩(wěn)定性、技術(shù)先進(jìn)性等二十多個(gè)指標(biāo)），并通過設(shè)定指標(biāo)權(quán)重、計(jì)算順序等參數(shù)，對(duì)每項(xiàng)專利進(jìn)行專利強(qiáng)度自動(dòng)評(píng)價(jià)。評(píng)分為1—10 分，分?jǐn)?shù)越高，專利價(jià)值度越高。統(tǒng)計(jì)IncoPat 平臺(tái)的評(píng)分結(jié)果，得到鉛蓄電池回收利用相關(guān)專利的價(jià)值度如圖3所示。

圖3 鉛蓄電池回收利用技術(shù)相關(guān)專利的價(jià)值度分布

從圖3 可以看出，鉛蓄電池回收利用技術(shù)的相關(guān)專利申請(qǐng)中，專利價(jià)值度從1 分到10 分均有分布，得9 分的最多，其次為7 分。此外，部分申請(qǐng)專利的專利價(jià)值度為10 分，如AQMS 公司申請(qǐng)的專利（CN201680041675.8）的評(píng)分為10 分，該專利名稱為“從鉛酸電池回收鉛的系統(tǒng)和方法”，提供了允許在回收操作期間簡(jiǎn)單和有效地從鉛酸電池中分離鉛的設(shè)備、系統(tǒng)和方法。該方法是使鉛膏與堿接觸，由此產(chǎn)生包含可溶性硫酸鹽的上清液和包含不溶性鉛鹽的沉淀物，堿基本上將所有鉛轉(zhuǎn)化為相應(yīng)的鉛氧化物，因此可以從鉛膏中完全除去硫酸鹽，從而減少了環(huán)境問題，并且通過提供連續(xù)的工藝提高了效率。

圖4 為各價(jià)值度評(píng)分的占比情況。從圖4 可以看出，評(píng)分為10 分的專利申請(qǐng)量占總體專利申請(qǐng)量的9%；評(píng)分在8 分及8 分以上的專利申請(qǐng)量約占總體專利申請(qǐng)量的42%；評(píng)分在6 分及6 分以上的專利申請(qǐng)量占總體專利申請(qǐng)量的69%?？梢姡U蓄電池回收利用技術(shù)領(lǐng)域的專利價(jià)值度整體較高，專利布局以市場(chǎng)轉(zhuǎn)化為目的。

圖4 鉛蓄電池回收利用技術(shù)相關(guān)專利的價(jià)值度占比

2.4 主要申請(qǐng)人分析

圖5 是鉛蓄電池回收利用技術(shù)相關(guān)專利的主要申請(qǐng)人，包括兩個(gè)外國(guó)申請(qǐng)人和三個(gè)中國(guó)申請(qǐng)人。

圖5 鉛蓄電池回收利用技術(shù)專利申請(qǐng)主要申請(qǐng)人排名

在外國(guó)申請(qǐng)人中，美國(guó)的AQMS 公司以110 件相關(guān)專利申請(qǐng)量位居第一。AQMS 公司的特色是Aqua Refining 鉛回收利用技術(shù)，該技術(shù)可減少對(duì)環(huán)境的影響并擴(kuò)大鉛酸電池回收的生產(chǎn)能力。例如，其申請(qǐng)的專利CN201480071929.1 涉及一種用于鉛酸蓄電池的非冶煉回收的設(shè)備和方法，可使用水等電處理溶劑來(lái)選擇性地溶解活性材料鉛（PbO、PbO2和PbSO4等），同時(shí)清潔并保持固體形式的板柵鉛（如電池板柵和鉛接觸體），優(yōu)選以連續(xù)方式在電解池中溶解的鉛，可以從富含鉛離子的電處理溶劑中回收清潔后的固態(tài)板柵鉛。

外國(guó)申請(qǐng)人中的RSR 公司的專利申請(qǐng)量排名第三，主要涉及從鉛酸電池廢料中回收硫、薄膜的方法，首次將泡沫浮選法應(yīng)用于電池回收的材料分離過程中，從而回收存在于鉛酸電池中的鉛化合物和碳材料。此外，RSR 公司還申請(qǐng)了利用磁力分離電化學(xué)電池材料中物質(zhì)的方法。

在中國(guó)申請(qǐng)人中，超威電源有限公司的專利申請(qǐng)量排名第二，所涉及的鉛蓄電池回收利用的技術(shù)方法較廣。例如，鉛酸蓄電池生產(chǎn)加工過程中蓄電池報(bào)廢極板回收方法、鉛酸蓄電池涂板鉛泥再生方法、鉛酸蓄電池廢水零排放的氫氧化鋇處理方法以及從廢鉛膏中直接回收鉛酸電池負(fù)極用氧化鉛的方法等。浙江匯同電源有限公司和安徽華鉑再生資源科技有限公司的專利申請(qǐng)量分別排名第四和第五，所申請(qǐng)的專利中也涉及與鉛蓄電池回收利用有關(guān)的方法和裝置。

上述主要申請(qǐng)人，均為鉛蓄電池生產(chǎn)企業(yè)或者生產(chǎn)企業(yè)的關(guān)聯(lián)公司，其中國(guó)外申請(qǐng)人的專利技術(shù)研發(fā)方向側(cè)重于從廢舊鉛蓄電池中提取有價(jià)值材料的環(huán)保型技術(shù)，而中國(guó)申請(qǐng)人的專利技術(shù)研發(fā)方向比較廣泛，不僅涉及廢舊電池的回收技術(shù)領(lǐng)域，還涉及鉛酸蓄電池廢棄物的再生利用、鉛酸蓄電池生產(chǎn)過程中產(chǎn)生污染物的治理技術(shù)等領(lǐng)域。國(guó)外對(duì)鉛蓄電池回收利用領(lǐng)域關(guān)注得較早，而且技術(shù)也相對(duì)較成熟，目前發(fā)達(dá)國(guó)家的鉛蓄電池回收再利用率達(dá)到98%以上。我國(guó)近些年才開始高度關(guān)注鉛蓄電池回收利用領(lǐng)域，在回收利用技術(shù)研發(fā)領(lǐng)域涉及較廣泛，更重要的是由于我國(guó)鉛蓄電池的生產(chǎn)消費(fèi)總量較大且分散，故而回收技術(shù)仍是一大需要突破的難題。

2.5 地方專利申請(qǐng)情況

浙江省申請(qǐng)的鉛蓄電池回收利用相關(guān)專利量排名第一，接近400 件，除申請(qǐng)量排名靠前的超威電源有限公司和浙江匯同電源有限公司外，還有浙江天能電源有限公司等申請(qǐng)人在鉛蓄電池回收利用領(lǐng)域開展研發(fā)和專利布局。江蘇省的相關(guān)專利申請(qǐng)量排名第二，有代表性的申請(qǐng)人為江蘇新春興再生資源有限責(zé)任公司，另有眾多申請(qǐng)量較少的申請(qǐng)人。

浙江省和江蘇省都是鉛蓄電池的生產(chǎn)大省，2019年生態(tài)環(huán)境部梳理了343 家鉛蓄電池生產(chǎn)企業(yè)清單，其中包括26 家浙江企業(yè)和59 家江蘇企業(yè)，這說(shuō)明鉛蓄電池的生產(chǎn)能力帶動(dòng)了鉛蓄電池回收利用技術(shù)的發(fā)展。

3 結(jié)論及建議

3.1 專利申請(qǐng)數(shù)量總體呈增長(zhǎng)趨勢(shì)

從鉛蓄電池回收利用技術(shù)的專利申請(qǐng)態(tài)勢(shì)來(lái)看，自2000年以來(lái)中國(guó)與全球的鉛蓄電池回收利用技術(shù)專利申請(qǐng)趨勢(shì)基本相同。

3.2 中國(guó)的專利申請(qǐng)量最大

相關(guān)專利量排名第一的是中國(guó)，相關(guān)專利受理量在3000 件以上，在數(shù)量上遠(yuǎn)超其他國(guó)家及地區(qū)，這反映出中國(guó)的鉛蓄電池回收利用市場(chǎng)較為活躍。美國(guó)、日本和歐洲的專利受理量也相對(duì)較多。

3.3 專利價(jià)值度整體較高

在專利價(jià)值度方面，得分從1 分到10 分均有分布，得分為9 分的占比最多，其次為7 分。此外，部分申請(qǐng)專利的專利價(jià)值度為10 分，得分在8 分及8分以上的專利數(shù)量為42%?？梢姡U蓄電池回收利用技術(shù)領(lǐng)域的專利價(jià)值度整體較高。

3.4 外國(guó)申請(qǐng)人不能忽視

在全球排名前五的申請(qǐng)人中，中國(guó)申請(qǐng)人占據(jù)了3 位，但國(guó)外的AQMS 公司和RSR 公司申請(qǐng)的專利中除了涉及對(duì)傳統(tǒng)方法或裝置的改進(jìn)，還涉及使用電處理溶劑以及泡沫浮選法等新方案來(lái)選擇性地溶解廢鉛蓄電池中的活性材料。

3.5 生產(chǎn)企業(yè)亦是回收企業(yè)

浙江省申請(qǐng)的鉛蓄電池回收利用技術(shù)相關(guān)專利量排名第一，江蘇省次之。

未來(lái)，面對(duì)低碳經(jīng)濟(jì)發(fā)展的大趨勢(shì)，鉛蓄電池回收利用的相關(guān)技術(shù)也進(jìn)入了高度需求期，研究熱度日益增加。在我國(guó)，“十四五”期間將是鉛蓄電池回收利用領(lǐng)域研發(fā)的高速發(fā)展階段。國(guó)家發(fā)展改革委于2019年8月發(fā)布的《鉛蓄電池回收利用管理暫行辦法（征求意見稿）》顯示，我國(guó)將實(shí)行鉛蓄電池回收目標(biāo)責(zé)任制，鉛蓄電池回收率在2025年年底要達(dá)到70%以上，鉛蓄電池生產(chǎn)企業(yè)（含進(jìn)口企業(yè)）應(yīng)通過自主回收、聯(lián)合回收和委托回收等方式，實(shí)現(xiàn)國(guó)家確定的回收目標(biāo)[3]。由此可知，“十四五”期間鉛蓄電池生產(chǎn)企業(yè)將會(huì)繼續(xù)加大在回收利用技術(shù)上的研發(fā)投入。未來(lái)，建議國(guó)家繼續(xù)加強(qiáng)針對(duì)鉛蓄電池生產(chǎn)企業(yè)在鉛蓄電池回收利用領(lǐng)域的相關(guān)政策引導(dǎo)，促進(jìn)企業(yè)加強(qiáng)對(duì)鉛蓄電池回收利用技術(shù)的研發(fā)投入。企業(yè)在進(jìn)行研發(fā)時(shí)，應(yīng)先調(diào)研我國(guó)鉛蓄電池回收利用技術(shù)的市場(chǎng)需求，重點(diǎn)關(guān)注已公開的專利技術(shù)，避免重復(fù)研究和侵權(quán)風(fēng)險(xiǎn)，同時(shí)還需了解國(guó)內(nèi)其他鉛蓄電池生產(chǎn)企業(yè)在鉛蓄電池回收利用技術(shù)上的研發(fā)動(dòng)向，及時(shí)做好專利布局來(lái)保護(hù)研究成果。