基于专利分析的动力型锂离子电池发展态势分析
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〔关键词〕 动力锂电池； 专利地图； 专利布局
DOI： 10． 3969 / j． issn． 1008 － 0821． 2015． 06． 019 〔中图分类号〕 G255. 53 〔文献标识码〕 A 〔文章编号〕1008 － 0821 （ 2015） 06 － 0102 － 05
Development Trends Analysis of Power Lithium － Ion Battery Based on Patents Analysis
〔Key words〕 power lithium － ion battery； patent map； patent geographic distribution
锂离子电池是当今国际公认的理想化学能源，已成为 电动汽车动力电池的首选，在新能源汽车时代将发挥主导 作用，产业发展前景广阔。目前我国动力型锂离子电池产 业仍处于研究开发和产业化起步阶段，随着新能源汽车等 七大战略性新兴产业发展规划的实施，将进一步带动动力
2015 年 6 月 第 35 卷第 6 期
·企业情报工作·
现代情报
Journal of Modern Information
June，2015 Vol. 35 No. 6
基于专利分析的动力型锂离子电池发展态势分析
王云飞 初志勇 管 泉 谭思明 厉 娜 刘 瑾
（ 青岛科学技术信息研究所，山东 青岛 266003）
Wang Yunfei Chu Zhiyong Guan Quan Tan Siming Li Na Liu Jin （ Qingdao Institute of Scientific and Technical Information，Qingdao 266003，China）
〔Abstract〕 In order to provide better information and reference for government and companies on power lithium － ion battery industry development，patent analysis of power lithium － ion battery was carried out． Based on Derwent Innovation Index （ DII） ，patents of power lithium － ion battery were analyzed and studied from aspects of overall development trends， subdivision technologies including positive and negative electrode，electrolyte，membrane，battery and battery set，patent geographic distribution and top assignees separately，using methods of science and technology literature studies，patent technology life cycle analysis，comprehensive competitive analysis of six elements of organization and priority and publication patent country distribution and so on with TDA and Innography analysis system． It is found that power lithium － ion battery technologies have signs of becoming matured； and also have trends of downstream industry integration of upstream industry． In branch technology，battery manage system （ BMS） and separator materials are relative hot technologies． In terms of patent assignees，most top ones are from Japan，Korean companies are also developing rapidly，numbers of Chinese companies is large，however，Chinese companies are with little important patents and have not yet formed the scale． In addition，it is worth noting that Japanese and South Korean companies have begun to apply patents in China，while China is still pay attention to domestic market．
图 1 动力型锂离子电池全球专利申请趋势
图 2 为动力型锂离子电池全球专利技术生命周期图， 横坐标为申请人数量，纵坐标为专利族数量。动力型锂离 子电池经历了 1970 － 1995 年的技术萌芽期，1995 － 2010 年 的技术成长期后，在 2011 年，出现了申请人数量降低的趋 势，在 2012 年出现了申请人数量明显减少的现象，且专利 申请数量相比与 2011 年有所下降，这说明动力型锂离子电 池有进入技术成熟期的迹象，表明日前技术竞争趋向激烈， 行业进入门槛不断提高。
Journຫໍສະໝຸດ Baidul of Modern Information
June，2015 Vol. 35 No. 6
膜。从曲线图中可以看出，这 5 项细分技术都随年代呈现 出增长的趋势，其中有关电极和电池单体的专利增长速度 最快。电池组的专利起步较晚，但后期增长快。进一步分 析显示； 电极技术中活性材料是研发热点； 隔膜材料已聚 烯烃为主，其次为尼龙、纤维及无机粒子等材料； 电池成 组重点技术为电池组管理系统及剩余电荷估算。对中国专 利分析显示： 电极专利占据专利总数的 54% ，与全球专利 技术相比，在充放电技术、电池测试技术上专利数量较少， 但整体仍然为增长趋势。
检索专利的范围包括动力型锂离子电池技术体系的上 游及中游。专利数据来源为德温特专利数据库，采用主题、 国际专利分类号以及德温特专利分类号相结合的方式进行 检索，检索策略为总分式检索，技术具体分解为电极、电 解质 （ 电解液） 、隔膜、电池单体和电池组。总检索式为： （ ALLD = （ （ lithium or Li － ion） same （ cell* or battery or batteries or accumulator* ） ） or IC = （ H01M0010052* ） or （ IC = （ H01M0010* ） and ALLD = （ Lithium or Li － ion or Li － accumulator* ） ） or MC = （ X16 － B01F1* ） ） and （ ALLD = （ electric* adj vehicle* or hybrid adj vehicle* or hybrid adj electric* adj vehicle* or electric* adj motor adj vehicle* or hybrid adj car* or electric* adj car* or hybrid or IC = （ B60K0001* or B60K0006* or B60L* or B60w* ） or MC = （ X21 － A01* ） ） ， 再通过批量去噪和人工阅读去噪，截止至 2014 年 6 月 30 日，共检索相关德温特专利族14 339 项。细分技术是在总 技术主题检索的检索结果中进行个技术分支的检索，其中 共检索电极德温特专利族5 262项、电解质 （ 电解液） 德温
型锂离子电池产业的发展［1 － 2］。针对动力型锂离子电池的 专利分析有助于掌握该项技术的发展趋势、重要专利、区 域分布以及申请人情况，为政府、企业以及研究人员提供 有益参考与支持。
收稿日期： 2014 － 11 － 27 基金项目： 青岛市应用基础研究项目 “基于知识计量学的产业技术创新资源挖掘方法研究” （ 项目编号： 14 － 2 － 4 － 38 － jch） 。 作者简介： 王云飞 （ 1980 － ） ，女，副研究员，博士，研究方向： 专利分析、文献计量等。
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基于专利分析的动力型锂离子电池发展态势分析
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1 数据与方法
动力型锂离子电池的制造经历电池材料、电芯制造、 电池组集成、终端应用等环节［3］。技术体系的上游主要包 括电极材料、电解质 （ 电解液） 、隔膜等关键原材料； 中 游主要包括锂电池的制造和电池成组，具体涉及电极板制 作、电池芯封装、电池成组集成、电池组性能测试、电池 组保护装置等； 下游为应用［4］。
特专利族 552 项、隔膜德温特专利族 509 项、电池单体德 温特专利族6 043项，电池组德温特专利族1 973项。
分析工具上，综合应用了汤森路透公司的 TDA、TI 专 利地图、Innography、Incopat 以及国家知识产权局出版社专 利分析软件等。
2结果
2. 1 总体趋势
图 1 揭示的是动力型锂离子电池全球专利的年度变化 趋势。考虑到专利从申请到公开需要 1 年半至 3 年的时间， 因此图 1 中的数据截止至 2012 年。可以看出，全球专利申 请大致经历了以下 3 个阶段： 第一阶段技术萌芽期 （ 20 世 纪 90 年代中期之前） ，在此期间，每年的专利申请数量只 有几件； 平稳增长期 （ 20 世纪 90 年代中期至 21 世纪初） ， 这一时期，全球专利申请量平稳增长，日本和美国在申请和 研发方面独占鳌头。1996 年 Padhi 和 Goodenough 发现具有橄 榄石结构的磷酸盐，如磷酸铁锂 （ LiFePO4） ，比传统的正 极材料更具安全性，尤其耐高温，其性能远超过传统锂离子 电池材料，目前已成为当前主流的大电流放电的动力锂电池 的正极材料； 快速增长期 （ 21 世纪初至今） 这一时期全球 申请量快速增 长。德 国、韩 国、中 国 的 专 利 申 请 量 快 速 增 长。研发的热点涉及广泛包括锂离子电池产业上游原材料如 电极、电解质 （ 电解液） 、隔膜等以及中游产品电池单体、 电池组以及在下游产品在电动汽车、混合动力汽车上的应 用。中国和韩国是今年专利申请数量增长最快的国家。
2. 2 细分技术
由图 3 中的饼图可以看出动力型锂离子电池细分技术 中单体和电极的专利规模最大，分别占总数的 42% 和 37% ，
图 2 动力型锂离子电池全球专利技术生命周期
其次为电池组，专利数量最少的是电解质 （ 电解液） 和隔
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现代情报
〔摘 要〕 为了更好地服务于动力型锂离子电池产业发展的需要，本文开展了动力型锂离子电池专利分析研究。研究基于 德温特专利数据，采用文献调研、技术生命周期、企业竞争六要素等分析方法，对动力型锂离子电池技术领域全球专利的总体 发展趋势、细分技术、专利布局以及重要申请人进行了分析。结果显示动力型锂离子电池技术有步入成熟期的迹象，且存在下 游产业整合上游产业的趋势； 细分技术中电池组管理系统与隔膜原材料技术略显热门； 在申请人方面，日本厂商占据技术优势， 韩国厂商发展迅猛，中国厂商数量多，但专利分散，核心专利少，且尚未形成规模； 此外，值得注意的是日本和韩国已开始在 中国进行专利布局，而中国仍然主要针对本国市场。
DOI： 10． 3969 / j． issn． 1008 － 0821． 2015． 06． 019 〔中图分类号〕 G255. 53 〔文献标识码〕 A 〔文章编号〕1008 － 0821 （ 2015） 06 － 0102 － 05
Development Trends Analysis of Power Lithium － Ion Battery Based on Patents Analysis
〔Key words〕 power lithium － ion battery； patent map； patent geographic distribution
锂离子电池是当今国际公认的理想化学能源，已成为 电动汽车动力电池的首选，在新能源汽车时代将发挥主导 作用，产业发展前景广阔。目前我国动力型锂离子电池产 业仍处于研究开发和产业化起步阶段，随着新能源汽车等 七大战略性新兴产业发展规划的实施，将进一步带动动力
2015 年 6 月 第 35 卷第 6 期
·企业情报工作·
现代情报
Journal of Modern Information
June，2015 Vol. 35 No. 6
基于专利分析的动力型锂离子电池发展态势分析
王云飞 初志勇 管 泉 谭思明 厉 娜 刘 瑾
（ 青岛科学技术信息研究所，山东 青岛 266003）
Wang Yunfei Chu Zhiyong Guan Quan Tan Siming Li Na Liu Jin （ Qingdao Institute of Scientific and Technical Information，Qingdao 266003，China）
〔Abstract〕 In order to provide better information and reference for government and companies on power lithium － ion battery industry development，patent analysis of power lithium － ion battery was carried out． Based on Derwent Innovation Index （ DII） ，patents of power lithium － ion battery were analyzed and studied from aspects of overall development trends， subdivision technologies including positive and negative electrode，electrolyte，membrane，battery and battery set，patent geographic distribution and top assignees separately，using methods of science and technology literature studies，patent technology life cycle analysis，comprehensive competitive analysis of six elements of organization and priority and publication patent country distribution and so on with TDA and Innography analysis system． It is found that power lithium － ion battery technologies have signs of becoming matured； and also have trends of downstream industry integration of upstream industry． In branch technology，battery manage system （ BMS） and separator materials are relative hot technologies． In terms of patent assignees，most top ones are from Japan，Korean companies are also developing rapidly，numbers of Chinese companies is large，however，Chinese companies are with little important patents and have not yet formed the scale． In addition，it is worth noting that Japanese and South Korean companies have begun to apply patents in China，while China is still pay attention to domestic market．
图 1 动力型锂离子电池全球专利申请趋势
图 2 为动力型锂离子电池全球专利技术生命周期图， 横坐标为申请人数量，纵坐标为专利族数量。动力型锂离 子电池经历了 1970 － 1995 年的技术萌芽期，1995 － 2010 年 的技术成长期后，在 2011 年，出现了申请人数量降低的趋 势，在 2012 年出现了申请人数量明显减少的现象，且专利 申请数量相比与 2011 年有所下降，这说明动力型锂离子电 池有进入技术成熟期的迹象，表明日前技术竞争趋向激烈， 行业进入门槛不断提高。
Journຫໍສະໝຸດ Baidul of Modern Information
June，2015 Vol. 35 No. 6
膜。从曲线图中可以看出，这 5 项细分技术都随年代呈现 出增长的趋势，其中有关电极和电池单体的专利增长速度 最快。电池组的专利起步较晚，但后期增长快。进一步分 析显示； 电极技术中活性材料是研发热点； 隔膜材料已聚 烯烃为主，其次为尼龙、纤维及无机粒子等材料； 电池成 组重点技术为电池组管理系统及剩余电荷估算。对中国专 利分析显示： 电极专利占据专利总数的 54% ，与全球专利 技术相比，在充放电技术、电池测试技术上专利数量较少， 但整体仍然为增长趋势。
检索专利的范围包括动力型锂离子电池技术体系的上 游及中游。专利数据来源为德温特专利数据库，采用主题、 国际专利分类号以及德温特专利分类号相结合的方式进行 检索，检索策略为总分式检索，技术具体分解为电极、电 解质 （ 电解液） 、隔膜、电池单体和电池组。总检索式为： （ ALLD = （ （ lithium or Li － ion） same （ cell* or battery or batteries or accumulator* ） ） or IC = （ H01M0010052* ） or （ IC = （ H01M0010* ） and ALLD = （ Lithium or Li － ion or Li － accumulator* ） ） or MC = （ X16 － B01F1* ） ） and （ ALLD = （ electric* adj vehicle* or hybrid adj vehicle* or hybrid adj electric* adj vehicle* or electric* adj motor adj vehicle* or hybrid adj car* or electric* adj car* or hybrid or IC = （ B60K0001* or B60K0006* or B60L* or B60w* ） or MC = （ X21 － A01* ） ） ， 再通过批量去噪和人工阅读去噪，截止至 2014 年 6 月 30 日，共检索相关德温特专利族14 339 项。细分技术是在总 技术主题检索的检索结果中进行个技术分支的检索，其中 共检索电极德温特专利族5 262项、电解质 （ 电解液） 德温
型锂离子电池产业的发展［1 － 2］。针对动力型锂离子电池的 专利分析有助于掌握该项技术的发展趋势、重要专利、区 域分布以及申请人情况，为政府、企业以及研究人员提供 有益参考与支持。
收稿日期： 2014 － 11 － 27 基金项目： 青岛市应用基础研究项目 “基于知识计量学的产业技术创新资源挖掘方法研究” （ 项目编号： 14 － 2 － 4 － 38 － jch） 。 作者简介： 王云飞 （ 1980 － ） ，女，副研究员，博士，研究方向： 专利分析、文献计量等。
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2015 年 6 月 第 35 卷第 6 期
基于专利分析的动力型锂离子电池发展态势分析
June，2015 Vol. 35 No. 6
1 数据与方法
动力型锂离子电池的制造经历电池材料、电芯制造、 电池组集成、终端应用等环节［3］。技术体系的上游主要包 括电极材料、电解质 （ 电解液） 、隔膜等关键原材料； 中 游主要包括锂电池的制造和电池成组，具体涉及电极板制 作、电池芯封装、电池成组集成、电池组性能测试、电池 组保护装置等； 下游为应用［4］。
特专利族 552 项、隔膜德温特专利族 509 项、电池单体德 温特专利族6 043项，电池组德温特专利族1 973项。
分析工具上，综合应用了汤森路透公司的 TDA、TI 专 利地图、Innography、Incopat 以及国家知识产权局出版社专 利分析软件等。
2结果
2. 1 总体趋势
图 1 揭示的是动力型锂离子电池全球专利的年度变化 趋势。考虑到专利从申请到公开需要 1 年半至 3 年的时间， 因此图 1 中的数据截止至 2012 年。可以看出，全球专利申 请大致经历了以下 3 个阶段： 第一阶段技术萌芽期 （ 20 世 纪 90 年代中期之前） ，在此期间，每年的专利申请数量只 有几件； 平稳增长期 （ 20 世纪 90 年代中期至 21 世纪初） ， 这一时期，全球专利申请量平稳增长，日本和美国在申请和 研发方面独占鳌头。1996 年 Padhi 和 Goodenough 发现具有橄 榄石结构的磷酸盐，如磷酸铁锂 （ LiFePO4） ，比传统的正 极材料更具安全性，尤其耐高温，其性能远超过传统锂离子 电池材料，目前已成为当前主流的大电流放电的动力锂电池 的正极材料； 快速增长期 （ 21 世纪初至今） 这一时期全球 申请量快速增 长。德 国、韩 国、中 国 的 专 利 申 请 量 快 速 增 长。研发的热点涉及广泛包括锂离子电池产业上游原材料如 电极、电解质 （ 电解液） 、隔膜等以及中游产品电池单体、 电池组以及在下游产品在电动汽车、混合动力汽车上的应 用。中国和韩国是今年专利申请数量增长最快的国家。
2. 2 细分技术
由图 3 中的饼图可以看出动力型锂离子电池细分技术 中单体和电极的专利规模最大，分别占总数的 42% 和 37% ，
图 2 动力型锂离子电池全球专利技术生命周期
其次为电池组，专利数量最少的是电解质 （ 电解液） 和隔
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2015 年 6 月 第 35 卷第 6 期
现代情报
〔摘 要〕 为了更好地服务于动力型锂离子电池产业发展的需要，本文开展了动力型锂离子电池专利分析研究。研究基于 德温特专利数据，采用文献调研、技术生命周期、企业竞争六要素等分析方法，对动力型锂离子电池技术领域全球专利的总体 发展趋势、细分技术、专利布局以及重要申请人进行了分析。结果显示动力型锂离子电池技术有步入成熟期的迹象，且存在下 游产业整合上游产业的趋势； 细分技术中电池组管理系统与隔膜原材料技术略显热门； 在申请人方面，日本厂商占据技术优势， 韩国厂商发展迅猛，中国厂商数量多，但专利分散，核心专利少，且尚未形成规模； 此外，值得注意的是日本和韩国已开始在 中国进行专利布局，而中国仍然主要针对本国市场。