桂 婕 陳 亮 余 池

（中國科學(xué)技術(shù)信息研究所,北京 100038）

0 引言

隨著新能源的日益普及以及提高電網(wǎng)可靠性、改善電能質(zhì)量等需求的日益迫切，電力行業(yè)中儲(chǔ)能的重要性日益凸顯。儲(chǔ)能可有效解決新能源供給間歇性與用戶用電需求持續(xù)性之間的矛盾，實(shí)現(xiàn)電力系統(tǒng)調(diào)峰調(diào)頻，平滑用戶需求，提升能源利用率，助力“雙碳”目標(biāo)實(shí)現(xiàn)。當(dāng)前，新型儲(chǔ)能技術(shù)指除抽水蓄能外的電儲(chǔ)能技術(shù)及熱儲(chǔ)能、氫儲(chǔ)能等[1]，因具備建設(shè)周期短、選址靈活等優(yōu)勢，受到政府與相關(guān)企業(yè)的重視，而如何獲取新型儲(chǔ)能領(lǐng)域的技術(shù)情報(bào)以支持國家相關(guān)科技政策制定和企業(yè)技術(shù)路線選擇，則凸顯出必要性與重要的戰(zhàn)略價(jià)值。

專利是世界上最大的技術(shù)信息源，包含了世界科技信息的90%～95%[2]，其格式規(guī)范、分類科學(xué)、內(nèi)容詳盡、時(shí)效性強(qiáng)、覆蓋面廣，是技術(shù)創(chuàng)新發(fā)展態(tài)勢分析的理想數(shù)據(jù)來源。專利內(nèi)容包括題錄信息（如專利標(biāo)題、申請(qǐng)?zhí)柎a、技術(shù)分類、專利家族、法律狀態(tài)等）、引文信息（如專利引文和非專利引文）和文本信息（如摘要、權(quán)利要求項(xiàng)和專利描述等）。這些內(nèi)容記載著專利技術(shù)背景、創(chuàng)新點(diǎn)、實(shí)現(xiàn)細(xì)節(jié)等關(guān)鍵內(nèi)容，是技術(shù)分析的重點(diǎn)研究對(duì)象。自專利挖掘概念提出至今，相關(guān)研究從專利分類、專利檢索、價(jià)值評(píng)估、技術(shù)地圖綿延至人工智能最前沿的智慧法律和文本生成，為大數(shù)據(jù)和人工智能時(shí)代的專利信息服務(wù)提供了重要基礎(chǔ)。

然而，目前國內(nèi)外針對(duì)新型儲(chǔ)能專利進(jìn)行技術(shù)分析的論文并不多見。在國內(nèi)，王朔等[3]對(duì)1998—2017 年儲(chǔ)能技術(shù)的相關(guān)論文和專利情況進(jìn)行統(tǒng)計(jì)，分析了國內(nèi)外儲(chǔ)能技術(shù)的研究進(jìn)展；張彬等[4]從專利角度出發(fā)，對(duì)新型儲(chǔ)能的具體細(xì)分領(lǐng)域即鋰漿料電池的全球?qū)＠_展分析。在國外，Mejia 等[5]從Web of Science和德溫特專利索引中獲取新型儲(chǔ)能的相關(guān)論文和專利數(shù)據(jù)，并將其組織成論文引文網(wǎng)絡(luò)和專利引文網(wǎng)絡(luò)，進(jìn)而利用Louvain算法將這些引文網(wǎng)絡(luò)劃分到不同社區(qū)以形成新型儲(chǔ)能領(lǐng)域的技術(shù)地圖；Harell等[6]利用SWOT方法對(duì)儲(chǔ)能技術(shù)的潛力大小進(jìn)行評(píng)估，進(jìn)而利用成長曲線公式測算技術(shù)的未來發(fā)展態(tài)勢，推導(dǎo)出在與風(fēng)能互補(bǔ)的儲(chǔ)能技術(shù)中，壓縮空氣儲(chǔ)能技術(shù)是最具潛力的儲(chǔ)能技術(shù)；Kumar等[7]利用基于專利引文網(wǎng)絡(luò)的主路徑分析法和文獻(xiàn)計(jì)量分析方法來監(jiān)測儲(chǔ)能設(shè)備的技術(shù)演化軌跡，結(jié)果表明自2008 年以來，這個(gè)領(lǐng)域的創(chuàng)新活動(dòng)集中在電氣設(shè)備的設(shè)計(jì)和化學(xué)材料的制備上，主要企業(yè)有通用電氣公司、福特公司和西門子股份有限公司；Abbas等[8]集中分析了熱能儲(chǔ)存研究領(lǐng)域的全球?qū)＠闆r，提出熱能儲(chǔ)存領(lǐng)域隨時(shí)間推移的發(fā)展趨勢。

作為新興產(chǎn)業(yè)，新型儲(chǔ)能技術(shù)不僅具有重要的戰(zhàn)略地位，且發(fā)展迅猛，是世界上主要國家爭先布局的重點(diǎn)區(qū)域，因此有必要對(duì)其技術(shù)創(chuàng)新發(fā)展態(tài)勢展開深入分析。在獲取新型儲(chǔ)能技術(shù)的發(fā)展趨勢、地域分布、主要專利權(quán)人和技術(shù)布局等基本信息的基礎(chǔ)上，使用數(shù)智驅(qū)動(dòng)的技術(shù)挖掘前沿方法識(shí)別這個(gè)領(lǐng)域的主要子技術(shù)及其發(fā)展方向，以期全面了解新型儲(chǔ)能的技術(shù)發(fā)展脈絡(luò)并對(duì)未來技術(shù)走向進(jìn)行研判和預(yù)測，以支持國家科技發(fā)展戰(zhàn)略決策，為行業(yè)、企業(yè)的技術(shù)路線選擇提供更多事實(shí)依據(jù)。

1 研究方法

新型儲(chǔ)能技術(shù)發(fā)展的基本信息如技術(shù)趨勢、地域分布、主要專利權(quán)人、技術(shù)布局等可以通過專利數(shù)據(jù)統(tǒng)計(jì)獲取。在使用專利引文網(wǎng)絡(luò)和文本挖掘技術(shù)識(shí)別各個(gè)子領(lǐng)域技術(shù)及其發(fā)展方向上，本文使用Chen等[9]提出的語義主路徑分析法。語義主路徑分析法在保留了傳統(tǒng)主路徑分析法識(shí)別知識(shí)發(fā)展路徑的強(qiáng)大能力的同時(shí)，解決了原方法在識(shí)別結(jié)果多樣性和主題一致性上不足的問題，是一種高度自動(dòng)化且能夠在抽取涵蓋不同子領(lǐng)域知識(shí)發(fā)展脈絡(luò)的全面方法。這種方法的總體框架如圖1 所示，其基本思想是將引文網(wǎng)絡(luò)中相鄰節(jié)點(diǎn)之間的語義相似度和連線遍歷權(quán)重相結(jié)合來提升路徑上文獻(xiàn)的主題一致性，進(jìn)而使用聚類算法識(shí)別所給領(lǐng)域的下屬子領(lǐng)域，并從不同子領(lǐng)域中選取具有代表性的多條主路徑后，用戶就可以得到對(duì)整個(gè)領(lǐng)域知識(shí)發(fā)展的全面認(rèn)識(shí)。此外，在候選路徑選擇環(huán)節(jié)，此方法也進(jìn)行了算法創(chuàng)新，即利用寬度優(yōu)先搜索和動(dòng)態(tài)規(guī)劃策略實(shí)現(xiàn)全局搜索。相比傳統(tǒng)的基于窮舉策略的全局搜索方法，新算法雖然在時(shí)間復(fù)雜度持平，但在空間復(fù)雜度上由之前O(n2)降低到O(nnlog )。

圖1 語義主路徑分析方法示意

2 數(shù)據(jù)介紹

2.1 新型儲(chǔ)能術(shù)語概述

根據(jù)儲(chǔ)能方式的不同，新型儲(chǔ)能技術(shù)可劃分為物理儲(chǔ)能、化學(xué)儲(chǔ)能、電磁儲(chǔ)能和其他儲(chǔ)能4種類型。一直以來，儲(chǔ)能技術(shù)術(shù)語的表達(dá)方式眾多且容易引起混淆，各類儲(chǔ)能的中英文術(shù)語表達(dá)形式如表1 所示。

表1 新型儲(chǔ)能相關(guān)中英文術(shù)語

2.2 數(shù)據(jù)采集

世界知識(shí)產(chǎn)權(quán)組織（WIPO）[10]在《專利信息使用指南》中建議用關(guān)鍵詞加IPC分類號(hào)檢索專利。本文采取此方式對(duì)新型儲(chǔ)能相關(guān)術(shù)語進(jìn)行檢索。專利數(shù)據(jù)庫選用智慧芽專利檢索系統(tǒng)，檢索式中對(duì)標(biāo)題/摘要/權(quán)利要求字段采用表1 的中英文術(shù)語，并在電磁儲(chǔ)能上使用H01G11 和H02J7的IPC分類號(hào)加以限制，同時(shí)將專利申請(qǐng)日期限制在2013 年1 月1 日至2023 年1 月10 日。最終檢索結(jié)果包括物理儲(chǔ)能專利10 711 條、化學(xué)儲(chǔ)能專利17 203 條、電磁儲(chǔ)能專利23 555 條和其他儲(chǔ)能專利9 491 條，總專利條數(shù)為59 417，檢索日期為2023 年1 月10 日。

為提升專利引文網(wǎng)絡(luò)的連通性，根據(jù)上述專利的前向引用和后向引用進(jìn)行數(shù)據(jù)擴(kuò)充，最終得到專利218 786 條。由這些專利所生成的專利引文網(wǎng)絡(luò)包含6 335 個(gè)獨(dú)立子網(wǎng)，其中最大獨(dú)立子網(wǎng)包含專利177 817 條，占全部專利數(shù)據(jù)量的81.2%。本文將此獨(dú)立子網(wǎng)涉及的專利數(shù)據(jù)作為基礎(chǔ)數(shù)據(jù)。

2.3 基本統(tǒng)計(jì)

（1）新型儲(chǔ)能專利增長趨勢

新型儲(chǔ)能相關(guān)專利公開數(shù)量與其申請(qǐng)年份之間的關(guān)系曲線如圖2 所示。選擇專利申請(qǐng)年份主要是因?yàn)閷＠_時(shí)間和申請(qǐng)時(shí)間存在18 個(gè)月的滯后期。相比之下，專利申請(qǐng)年份可以更準(zhǔn)確地反映當(dāng)年的技術(shù)發(fā)展態(tài)勢。將此技術(shù)的公開趨勢劃分為3 個(gè)階段：1960—1980 年為技術(shù)萌芽階段，這期間申請(qǐng)并在之后得以公開的專利數(shù)量為1 732 件，僅占專利總數(shù)的1.0%；1981—2000 年為技術(shù)探索階段，專利公開數(shù)量增長非常緩慢，公開專利數(shù)量最多的申請(qǐng)年份為2000年，在這個(gè)年度申請(qǐng)并在之后得以公開的專利數(shù)量為1 076 件；2001 年至今為快速發(fā)展階段，專利公開數(shù)量逐漸上升，2015 年專利公開數(shù)量突破1 萬件，2018 年達(dá)到峰值，為17 806 件，2015—2018 年的年增長率分別為24.5%、8.5%和9.5%。因?yàn)閷＠_滯后期的原因，2019 年以后的專利公開數(shù)量不完整。

圖2 新型儲(chǔ)能專利數(shù)量與申請(qǐng)年份

（2）新型儲(chǔ)能專利受理局排名

以專利公開數(shù)量進(jìn)行排名，接受并在之后獲得公開專利超過100 件的受理局有中國國家知識(shí)產(chǎn)權(quán)局（103 086 件）、美國專利商標(biāo)局（41 661件）、日本專利局（8 941 件）、世界知識(shí)產(chǎn)權(quán)組織（8 364 件）、歐洲專利局（4 407 件）、德國專利局（1 091 件）、英國專利局（673 件）、俄羅斯專利局（303 件）、法國專利局（293 件）、加拿大專利局（175 件）等。新型儲(chǔ)能專利數(shù)量及其受理局所屬國家與組織如圖3 所示。其中，中國國家知識(shí)產(chǎn)權(quán)局受理的專利數(shù)量遙遙領(lǐng)先，占世界專利總量的58.0%，美國專利商標(biāo)局排名第二，占比23.4%。這些專利的申請(qǐng)人中本國機(jī)構(gòu)和個(gè)人占大多數(shù)。可見，中國、美國是新型儲(chǔ)能領(lǐng)域的兩支重要力量。同樣，日本、韓國、德國、英國、俄羅斯、法國、加拿大等國在新型儲(chǔ)能領(lǐng)域也具有較強(qiáng)的技術(shù)實(shí)力。

圖3 新型儲(chǔ)能專利數(shù)量其受理局所屬國家與組織

（3）新型儲(chǔ)能主要專利權(quán)人分析

表2 給出了新型儲(chǔ)能前10 位的專利權(quán)人及技術(shù)領(lǐng)域分布。由表2 可見，新型儲(chǔ)能排名前10位的專利權(quán)人中有8 位來自中國，來自高校和公司的分別為6 所和2 家。其中，來自國內(nèi)2 家公司是國家電網(wǎng)有限公司、中國電力科學(xué)研究院有限公司。國家電網(wǎng)有限公司以2 969 件專利遙遙領(lǐng)先，其技術(shù)內(nèi)容側(cè)重發(fā)電、變電或配電，計(jì)算和推算以及計(jì)數(shù)、測量，而中國電力科學(xué)研究院有限公司的技術(shù)方向與之一致。來自國內(nèi)的6 所高校，在技術(shù)研發(fā)方面也展現(xiàn)了一定的一致性，均在發(fā)電、變電、配電和計(jì)算、推算等領(lǐng)域進(jìn)行了重點(diǎn)技術(shù)布局，但同時(shí)也有各自專業(yè)的方向。如清華大學(xué)、浙江大學(xué)、中南大學(xué)、天津大學(xué)從無機(jī)化學(xué)方向方面展開新型儲(chǔ)能研發(fā)，西安交通大學(xué)側(cè)重將這些儲(chǔ)能技術(shù)和應(yīng)用場景如發(fā)動(dòng)、蒸汽機(jī)相結(jié)合。從國外的專利權(quán)人來看，同樣存在類似研發(fā)思路，如伊西康內(nèi)外科公司旨在利用新型儲(chǔ)能服務(wù)于醫(yī)療器械制造行業(yè)，松下電氣產(chǎn)業(yè)株式會(huì)社更加專注將新興儲(chǔ)能如電能、化學(xué)能、光能和染料，涂料，拋光機(jī)等技術(shù)研發(fā)相結(jié)合，以完成儲(chǔ)熱、蓄熱材料到點(diǎn)黏合劑等的設(shè)計(jì)和制造。

表2 新型儲(chǔ)能前10 位專利權(quán)人及技術(shù)領(lǐng)域分布

3 語義主路徑分析

3.1 引文網(wǎng)絡(luò)數(shù)據(jù)統(tǒng)計(jì)

從對(duì)專利引文網(wǎng)絡(luò)的創(chuàng)建可知，本文目標(biāo)網(wǎng)絡(luò)的規(guī)模較大，共包含節(jié)點(diǎn)177 817 個(gè)、源點(diǎn)71 750 個(gè)，經(jīng)候選路徑搜索后獲得71 750 條對(duì)應(yīng)的候選路徑。這些候選路徑所包含的節(jié)點(diǎn)數(shù)量范圍為2 ～2 248 個(gè)，其中包含60 個(gè)節(jié)點(diǎn)以上的候選路徑有2 690 條，占全部候選路徑的3.7%，分布極為稀疏，將其排除后按照節(jié)點(diǎn)數(shù)量繪制的候選路徑分布如圖4 所示。從圖4 可見，自節(jié)點(diǎn)數(shù)從3 個(gè)開始候選路徑的數(shù)量逐步升高，在節(jié)點(diǎn)數(shù)為7 個(gè)時(shí)其候選路徑數(shù)量達(dá)到最多（8 448 條），之后逐漸下降呈現(xiàn)長尾分布。

圖4 按照節(jié)點(diǎn)數(shù)量統(tǒng)計(jì)的候選路徑分布（部分）

對(duì)候選路徑的拓?fù)錂?quán)重進(jìn)行統(tǒng)計(jì)。拓?fù)錂?quán)重的取值范圍為1.7×10-8～0.36。本文以10 為底對(duì)路徑拓?fù)錂?quán)重取對(duì)數(shù)，統(tǒng)計(jì)結(jié)果如圖5 所示。從圖5 可以看到，共有10 275 條候選路徑取最小值1.7×10-8，占據(jù)全部候選路徑總數(shù)的14.3%。這種現(xiàn)象可能存在兩個(gè)原因：一是對(duì)初步檢索的專利結(jié)果進(jìn)行一階引文的前向和后向拓展，這造成最終引文網(wǎng)絡(luò)中有大量源點(diǎn)和終點(diǎn)，并進(jìn)一步產(chǎn)生數(shù)量眾多但包含節(jié)點(diǎn)數(shù)量稀少，如只包含2個(gè)節(jié)點(diǎn)的候選路徑；二是主路徑算法所基于的拓?fù)錂?quán)重算法會(huì)產(chǎn)生大量等值的連線遍歷權(quán)重。當(dāng)路徑拓?fù)錂?quán)重大于1.7×10-8時(shí)，候選路徑數(shù)量會(huì)經(jīng)歷一個(gè)逐步升高的過程，當(dāng)路徑拓?fù)錂?quán)重為1.3×10-7時(shí)抵達(dá)峰值，之后會(huì)緩慢降低并形成一個(gè)長尾分布。

圖5 按照路徑拓?fù)錂?quán)重統(tǒng)計(jì)的候選路徑分布

3.2 子技術(shù)劃分和主路徑選擇

使用Chen等[9]所使用的密度峰值聚類方法（Density Peak Clustering Algorithm）[11]進(jìn)行技術(shù)子領(lǐng)域的劃分，結(jié)果如圖6a所示。從圖6a可見，在新型儲(chǔ)能領(lǐng)域各個(gè)子領(lǐng)域之間區(qū)分較為明顯。在查找到每個(gè)子技術(shù)領(lǐng)域中拓?fù)錂?quán)重最大候選路徑后，即獲取每個(gè)子技術(shù)領(lǐng)域?qū)?yīng)的主路徑。這些主路徑在候選路徑聚類圖中的位置如圖6b所示。將這些主路徑展開后，其結(jié)構(gòu)如圖7 所示，而各條路徑的信息詳情見表3。彩色圖片詳見https://awesome-patent-mining.github.io/energy Storage-paper/。

表3 各子技術(shù)領(lǐng)域中主路徑的相關(guān)信息

圖6 新型儲(chǔ)能領(lǐng)域的子技術(shù)劃分和主路徑選擇

圖7 新型儲(chǔ)能領(lǐng)域的子技術(shù)劃分和主路徑選擇

（1）路徑一：醫(yī)療器械中的電池系統(tǒng)和充電技術(shù)

路徑一所在領(lǐng)域?yàn)獒t(yī)療器械電池設(shè)計(jì)與制造技術(shù)，相比其他主路徑，這條主路徑的專利主要由美國專利商標(biāo)局受理，主路徑包含5 層（自下而上數(shù)），結(jié)構(gòu)比較簡單，但源點(diǎn)和終點(diǎn)很多，同時(shí)在第二層節(jié)點(diǎn)“US 9005230B2”和第三層的每個(gè)節(jié)點(diǎn)以及第三層的這些節(jié)點(diǎn)與第四層節(jié)點(diǎn)“US 10182816B2”之間連線的權(quán)重較高，分別為0.03 和0.02，反映出這些連線以及相應(yīng)節(jié)點(diǎn)在此子領(lǐng)域發(fā)展過程中的極端重要性，結(jié)合這條主路徑源點(diǎn)和終點(diǎn)眾多的特點(diǎn)可知，這個(gè)領(lǐng)域處于快速發(fā)展階段，隨著伊西康內(nèi)外科公司兩個(gè)核心專利“US 9005230B2”（機(jī)動(dòng)手術(shù)器械）和“US 10182816B2”（充電系統(tǒng)，可以為電池充電提供緊急解決方案）的出現(xiàn)，為后續(xù)眾多醫(yī)療器械電池技術(shù)提供了必要的技術(shù)基礎(chǔ)，進(jìn)而推動(dòng)該領(lǐng)域的發(fā)展。

（2）路徑二：用于儲(chǔ)能設(shè)備制造的化學(xué)電池碳復(fù)合材料

化學(xué)電池碳復(fù)合材料領(lǐng)域?yàn)橛糜诨瘜W(xué)電池的碳復(fù)合材料設(shè)計(jì)和制造技術(shù)，其主路徑上的專利同樣由美國專利商標(biāo)局受理，最重要的專利權(quán)人為巴斯夫歐洲公司（擁有10 件專利，在這條主路徑上共有20 件專利）和14 集團(tuán)技術(shù)公司（擁有5 件專利），表明這兩家公司在此子領(lǐng)域雄厚的技術(shù)儲(chǔ)備和地位，這條主路徑主要圍繞碳材料展開，而碳材料不僅能夠提升電池耐用程度，而且能夠增強(qiáng)電池的電化學(xué)性能，是電磁儲(chǔ)能和化學(xué)儲(chǔ)能的重要研究領(lǐng)域；自2009 年安維亞系統(tǒng)公司申請(qǐng)公開號(hào)為“US 20090305131A1”的專利“具有特定負(fù)極成分的高能鋰離子電池”后，這種對(duì)特定負(fù)極成分研究的發(fā)展經(jīng)歷了超純合成碳材料、中孔碳材料、活性炭冷凍凝膠、硅碳材料、嵌鋰材料等階段，實(shí)現(xiàn)了本領(lǐng)域技術(shù)的不斷進(jìn)步。

（3）路徑三：包含碳材料的電容器制備方法

這個(gè)領(lǐng)域?yàn)榘疾牧系碾娙?、電極制造技術(shù)，相比路徑二專注于碳材料本身的設(shè)計(jì)和研發(fā)，路徑三更聚焦將這些碳材料應(yīng)用于化學(xué)電池的電容、電池等部件以提升電池性能。這條路徑呈現(xiàn)明顯的中國國家知識(shí)產(chǎn)權(quán)局受理專利和美國專利商標(biāo)局受理專利混合的現(xiàn)象，同時(shí)能夠看到，雖然這條主路徑前一階段，即從源點(diǎn)到CN 107004517A這一階段主要由美國和歐洲專利權(quán)人把持，相應(yīng)的專利權(quán)人包括巴斯夫歐洲公司（擁有3 件專利）、安維亞系統(tǒng)公司（擁有1 件專利）、威斯康星校友基金會(huì)（擁有1 件專利）和PPG工業(yè)（俄亥俄）公司。但隨著技術(shù)發(fā)展，這條主路徑逐漸變?yōu)橹袊?，包括晉江瑞碧科技有限公司和武夷學(xué)院(共同擁有2 件專利)、武夷學(xué)院和武夷山碧空環(huán)?？萍加邢薰?共同擁有1 件專利)、深圳新源柔性科技有限公司（擁有1 件專利）、深圳特新界面科技有限公司（擁有1 件專利）。這顯示了中國在這個(gè)子領(lǐng)域的巨大潛力。

（4）路徑四：電池系統(tǒng)設(shè)計(jì)和部件制造技術(shù)

在這個(gè)領(lǐng)域中具有里程碑意義的核心專利仍然由美國和日本把持，在非源點(diǎn)和終點(diǎn)的7件專利中，有6 件由美國專利權(quán)人24M公司把持，顯示了這家公司在電池系統(tǒng)設(shè)計(jì)和部件制造技術(shù)上的統(tǒng)治地位。從這條主路徑存在52 個(gè)源點(diǎn)來看，電池系統(tǒng)設(shè)計(jì)和部件制造是一項(xiàng)集成度較高的技術(shù)領(lǐng)域，需要多種技術(shù)相結(jié)合以實(shí)現(xiàn)方法創(chuàng)新，可以看到電池結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)技術(shù)（如US 20090017379A1、US 6979512B2）、電極設(shè)計(jì)技術(shù)（如WO 2012024499A1、US 20120164499A1）、流體分配技術(shù)（如WO 2009151639A1、US 81336 29B2）、電解液再生技術(shù)（GB 2374722A、US 4956244A）等。在麻省理工學(xué)院融合這些基礎(chǔ)技術(shù)并形成集成創(chuàng)新相關(guān)專利US 9153833B2 后，于2014 年被授權(quán)和權(quán)利專利到24M公司，并在之后形成這個(gè)領(lǐng)域的技術(shù)主干道，后來者從電池修復(fù)方法、電池制造方法、多電池串聯(lián)充電方法以及充電過程中的電池保護(hù)方法、電解質(zhì)流動(dòng)方式優(yōu)化等多個(gè)角度展開創(chuàng)新，推動(dòng)這個(gè)技術(shù)框架的不斷完善和優(yōu)化。

（5）路徑五：基于鈷酸的電池材料制備方法

這個(gè)子領(lǐng)域內(nèi)容更加聚焦，即基于鈷酸材料的電池部件，如電極、電容等的制備技術(shù)。這條主路徑上專利權(quán)人均來自中國高校和科研院所，其中安徽師范大學(xué)和東華大學(xué)各擁有2 件專利，復(fù)旦大學(xué)、同濟(jì)大學(xué)、吉林大學(xué)、中國科學(xué)院電工研究所、中國科學(xué)院山西煤炭化學(xué)研究所和新疆維吾爾自治區(qū)產(chǎn)品質(zhì)量監(jiān)督檢驗(yàn)研究院各擁有1 件專利。從這條主路徑的拓?fù)錂?quán)重為5 條主路徑中最小，可見當(dāng)前這條主路徑在整個(gè)新型儲(chǔ)能領(lǐng)域重要性較弱，且在這條主路徑上專利的法律狀態(tài)并不穩(wěn)定，全部10 件專利中僅有2 件當(dāng)前處于有效狀態(tài)。由此可以看到，目前國內(nèi)在這個(gè)子領(lǐng)域的研究尚處于科研探索和布局階段，并未形成占據(jù)主導(dǎo)地位的方法框架。

3.3 技術(shù)創(chuàng)新總體發(fā)展態(tài)勢分析

在前面對(duì)新型儲(chǔ)能各個(gè)子領(lǐng)域技術(shù)發(fā)展脈絡(luò)分析的基礎(chǔ)上，本節(jié)對(duì)這個(gè)領(lǐng)域總體態(tài)勢展開分析，以便從全局視角出發(fā)，為國家出臺(tái)相關(guān)政策引導(dǎo)新型儲(chǔ)能產(chǎn)業(yè)健康發(fā)展提供事實(shí)依據(jù)。首先，本文將候選路徑的拓?fù)錂?quán)重劃分到不同數(shù)值區(qū)間，進(jìn)而用不同形狀的散點(diǎn)將處于不同區(qū)間的候選路徑表示出來，如圖8a所示。由于拓?fù)錂?quán)重反映了路徑在引文網(wǎng)絡(luò)中知識(shí)流量大小，因此可以作為這條路徑所包含技術(shù)重要性和影響力的測度指標(biāo)。從圖8a中不難看出，新型儲(chǔ)能領(lǐng)域中最重要和有影響力的技術(shù)為醫(yī)療器械中的電池系統(tǒng)和充電技術(shù)，這反映出這個(gè)領(lǐng)域存在明顯的技術(shù)溢出現(xiàn)象，重要的技術(shù)創(chuàng)新往往發(fā)源自需求旺盛、資金充沛的醫(yī)療器械行業(yè)，并逐步向其他行業(yè)滲透。相比之下，電池復(fù)合材料的設(shè)計(jì)和生產(chǎn)技術(shù)、電池結(jié)構(gòu)的設(shè)計(jì)和部件制造技術(shù)的重要性和影響力逐漸降低。這顯示出新型儲(chǔ)能技術(shù)度過了技術(shù)生命周期早期的技術(shù)試錯(cuò)階段，已經(jīng)形成占據(jù)主導(dǎo)地位的電池結(jié)構(gòu)和制造技術(shù)，但在重要部件，如電池復(fù)合材料的設(shè)計(jì)和生產(chǎn)上依然存在巨大的優(yōu)化空間，結(jié)合能源技術(shù)本身的長生命周期特點(diǎn)不難推出，在未來一段時(shí)期電池復(fù)合材料的設(shè)計(jì)和生產(chǎn)將是世界各國爭先布局的重點(diǎn)方向。

圖8 新型儲(chǔ)能技術(shù)發(fā)展總體態(tài)勢

由于專利引用的國別偏好，即來自某專利權(quán)人所屬國別的專利傾向于引用來自同一國家的其他專利，這種現(xiàn)象導(dǎo)致同一候選路徑上的大多數(shù)專利來自同一國別。因此，本文對(duì)候選路徑的所屬國別進(jìn)行梳理并形成技術(shù)所屬國別分布圖，如圖8b所示。從圖8b不難看出，在新型儲(chǔ)能領(lǐng)域中中國和美國占據(jù)絕對(duì)優(yōu)勢，但這兩個(gè)國家在技術(shù)布局上存在明顯差別，美國占據(jù)了新型儲(chǔ)能技術(shù)創(chuàng)新的核心位置，其技術(shù)分布覆蓋醫(yī)療器械中的電池系統(tǒng)和充電技術(shù)、電池復(fù)合材料的設(shè)計(jì)和生產(chǎn)技術(shù)。相比之下，雖然中國專利的數(shù)量更多、布局范圍更廣，但其所在領(lǐng)域的重要性顯著低于美國。一方面，顯示出中國專利的質(zhì)量、價(jià)值和美國相比仍有一定差距，在一段時(shí)間內(nèi)專利創(chuàng)造性和價(jià)值的提升仍然是國家知識(shí)產(chǎn)權(quán)管理機(jī)構(gòu)的重要工作內(nèi)容；另一方面，雖然美國在專利數(shù)量上不到中國的一半，但這并不妨礙它在新型儲(chǔ)能領(lǐng)域擁有穩(wěn)固的核心技術(shù)和雄厚的技術(shù)儲(chǔ)備。我國新型儲(chǔ)能技術(shù)的發(fā)展機(jī)會(huì)更多地是在這個(gè)領(lǐng)域快速發(fā)展的研究方向上，如新型電池材料的設(shè)計(jì)和制備方法等，以期獲得行業(yè)技術(shù)優(yōu)勢并實(shí)現(xiàn)對(duì)產(chǎn)業(yè)鏈上游的突破。

4 總結(jié)與前瞻

近年來，新型儲(chǔ)能技術(shù)快速發(fā)展，相關(guān)專利的公開數(shù)量增長迅速，新型儲(chǔ)能技術(shù)的研究熱點(diǎn)集中在電池結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)和電池原材料（包括電解質(zhì)、電極材料、電容材料等）的研發(fā)上。技術(shù)發(fā)展過程中存在顯著的技術(shù)溢出現(xiàn)象，即醫(yī)療器械制造商是電池設(shè)計(jì)與制造的重要研發(fā)力量，而這些電池設(shè)計(jì)、制造技術(shù)又因?yàn)槠浠A(chǔ)性和通用性而外溢到其他行業(yè)領(lǐng)域。如新型儲(chǔ)能領(lǐng)域。我國在新型儲(chǔ)能領(lǐng)域的專利數(shù)量眾多，在世界范圍內(nèi)排名第一，美國排名第二。但通過語義主路徑分析，發(fā)現(xiàn)中美兩國在技術(shù)研發(fā)上各具特色，美國在醫(yī)療器械中的電池系統(tǒng)和充電技術(shù)、電池系統(tǒng)設(shè)計(jì)和部件制造技術(shù)以及化學(xué)電池碳復(fù)合材料等技術(shù)方向上深耕多年、實(shí)力雄厚，而中國在新型儲(chǔ)能的基于鈷酸的電池材料制備方法領(lǐng)域發(fā)力，以求彎道超車，同時(shí)中國專利權(quán)人立足于電池材料制備技術(shù)，尋求在新型儲(chǔ)能產(chǎn)業(yè)鏈的上游取得突破。如從主路徑三可見，中國專利權(quán)人逐漸接替美國專利權(quán)人產(chǎn)出具有里程碑意義的專利，從而占據(jù)這項(xiàng)技術(shù)方向的重要位置。

后續(xù)研究將繼續(xù)關(guān)注以下3 個(gè)方面：①技術(shù)發(fā)展態(tài)勢的深度挖掘。本文從基本統(tǒng)計(jì)和技術(shù)演化兩個(gè)角度對(duì)新型儲(chǔ)能展開技術(shù)分析，為研究者梳理出這一領(lǐng)域的子技術(shù)劃分及其發(fā)展脈絡(luò)，未來研究將會(huì)拓展到更為深刻的新興技術(shù)識(shí)別、技術(shù)機(jī)會(huì)發(fā)現(xiàn)和技術(shù)前沿探測等服務(wù)場景，為國家科技政策制定和企業(yè)技術(shù)路線選擇提供有效的情報(bào)支持。②技術(shù)挖掘方法的深入研究。從某種程度來講，技術(shù)是此前已有技術(shù)的新組合，具有體系化、結(jié)構(gòu)化的特點(diǎn)，未來研究中將對(duì)專利文本信息結(jié)構(gòu)化，以完成細(xì)粒度技術(shù)要素的抽取和對(duì)技術(shù)新穎性、創(chuàng)造性的量化，從而為技術(shù)管理前沿問題如突破性創(chuàng)新識(shí)別和顛覆性技術(shù)預(yù)測的解決奠定良好基礎(chǔ)。③為我國新型儲(chǔ)能技術(shù)提供發(fā)展建議。從本文分析可知，中國專利雖然在數(shù)量遠(yuǎn)多于美國專利，但美國在新型儲(chǔ)能各個(gè)子技術(shù)領(lǐng)域上處于絕對(duì)優(yōu)勢，中國更多扮演追趕者的角色，深入探討中美專利權(quán)人在專利統(tǒng)計(jì)數(shù)據(jù)和行業(yè)技術(shù)水平上的矛盾及其成因，進(jìn)一步給出我國技術(shù)發(fā)展規(guī)劃和戰(zhàn)略決策建議，就顯示出迫切性和重要的研究價(jià)值。