二、储能关键技术专利竞争态势分析
为了了解全球储能关键技术的竞争态势,本部分内容分析了全球储能关键技术领域专利分布情况,数据来源为德温特创新索引数据库(DII),分析工具为ThomsonDataAnalyzer和EXCEl,专利地图使用ThomsonInnovation数据库。数据检索时间为2017年,由于2016和2017年专利数据未完全公开,因此本部门仅利用2015年数据。
1.整体发展趋势
图5为1993-2017年主要储能关键技术专利申请数量年度变化图,如图所示,进入21世纪之前,铅酸电池技术的专利产出明显高于其他三种储能技术,直到2003年被锂离子电池超越。从年度专利变化来看,锂离子电池的专利产出在2008年后开始大幅增长,专利数量遥遥领先其他电池技术,成为最热储能技术。
2.专利技术热点
利用ThomsonInnovation平台的专利地图功能,结合专利分类号的分析,我们对锂离子电池、钠硫电池、液流电池及铅酸电池专利技术热点进行了分析。图6为锂离子电池的专利热点技术地图,可以看出,锂离子电池专利的热点技术主题包括:(1)聚合物电解质;(2)正极、负极氧化物材料研究;(3)储能、电动汽车及图像处理技术应用;(4)充放电研究;
基于同样的聚类方法,钠硫电池热点技术主题包括:(1)粉末烧结制氧化铝陶瓷管电介质材料;(2)绝热保温技术;(3)电池的密封;(4)充放电研究;(5)电极材料改进。
液流电池热点技术主题包括:(1)电力储能系统应用;(2)阴极电解液、阳极电解液、隔膜;(3)电解液的制备,硫酸氧钒溶液;(4)碳素电极材料,如石墨毡;(5)全氟磺酸型离子交换膜;(6)荷电状态检测。
铅酸电池热点技术主题包括:(1)电极活性材料及电极制备方法;(2)铅酸电池载体或集电器;(3)铅酸电池箱、套或罩等的制备(4)铅酸电池隔板、隔膜等间隔元件;(5)铅酸电池电解质;(6)电池检测及监测技术。
3.国家/地区分布
在锂离子电池领域,中国、日本、美国、韩国、德国为主要专利产出国,其中中国专利申请量大幅领先(如图7所示)。在钠硫电池领域,日本专利数量处于绝对领先地位(如图8所示);液流电池领域,中国、日本和美国三国专利占到全球申请总量的80%以上,中国排名首位(如图9所示);铅酸电池领域,日本、中国、美国三国的专利申请数量占全球申请总量的90%,日本排名首位(如图10所示)。
4.专利申请人分析
储能关键技术领域,日本企业具有较大领先优势。锂离子电池领域,松下、索尼、丰田和三洋排名前四位(图11所示);钠硫电池领域,碍子(NGK)、日立、汤浅、东京电力排名前4位,中国上海电气钠硫储能技术公司排名第5位(图12所示);液流电池领域,日本住友、中国科学院、日本明电舍、日本关西电力、中国大连融科排名前5位(图13所示);铅酸电池领域,日本汤浅、松下、新神户和古河电池专利申请量排名前4位,中国超威、天能、理士国际排名5-7位(图14所示)。
三、结论
1.截至2016年底,全球投运储能项目累计装机规模168.7GW,同比增长2.4%,中国投运储能项目累计装机规模24.3GW,同比增长4.7%。其中电化学储能项目的累计装机规模达243.0MW,同比增长72%。从储能市场年度变化来看,储能产业市场空间巨大,未来随着电网需求增加、新能源并网比重提高,储能产业快速增长。
2.从技术分类上看,除抽水蓄能、压缩空气以及储热技术之外,主流储能技术主要为钠硫电池、锂离子电池、铅蓄电池和液流电池。
3.我国在锂离子电池、液流电池领域的专利申请量排名全球首位,且锂离子电池专利数量大幅度领先,但在钠硫电池、铅酸电池领域与世界技术强国仍有差距,特别是在钠硫电池领域,较日本存在差距巨大。
4.我国研发机构对于海外专利布局重视不够,PCT申请量与国外研发机构相比明显较少,不利于我国企业开拓海外市场。
5.在储能我国专利申请机构多,专利分布较为分散,相比日本、韩国等大型跨国集团,我国专利申请中小企业多,集中度低,在市场上相对处于弱势。
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