1. 引言
2012年7月国务院下发《节能与新能源汽车产业发展规划(2012-2020)》文件，主旨在于大力推进动力电池技术创新 [1]，2016年3月国务院下发《中华人民共和国国民经济和社会发展第十三个五年规划纲要》文件，主旨在于加快突破新能源、新材料等领域核心技术 [2]，2017年3月下发《促进汽车动力电池产业发展行动方案》文件，提出要加快提升我国汽车动力电池产业发展能力和水平，推动新能源汽车产业健康可持续发展 [3]，为加强锂电行业管理，引导产业转型升级制定的《锂离子电池行业规范条件》和《锂离子电池行业规范公告管理暂行办法》正式施行 [4]。聚合物锂离子电池是锂离子电池的一种，具有塑形灵活性、电化学稳定性、完美的安全可靠性、更长循环寿命等特点。
近年来，美国、日本、韩国等国家纷纷将动力电池纳入国家重点发展战略。为了解国际聚合物锂离子电池技术发展状况，帮助政府和企业制定研发策略，本文基于incoPat专利数据库，设计检索策略，对中国动力电池及其在新能源汽车中的应用进行专利统计分析与信息挖掘。检索策略1：((TIABC = (动力电池)) AND ((STATUS = (“有效”)) AND (PNC = CN))；检索策略2：((TIABC = (动力电池) AND TIABC = (新能源汽车)) AND ((STATUS = (“有效”)) AND (PNC = CN))。
2. 专利申请趋势分析
为了进一步了解我国动力电池技术情况，围绕我国动力电池产业的专利族为13,178件(截止2020年7月31日)，根据动力电池的专利申请趋势图可以看出见图1，从2006年开始专利申请呈增长趋势，到2015年为年申请量1146件，2015~2019年为产业的快速增长期，在2018年达到了峰值2581件，说明近5年我国动力电池产业又有了很好的创新和发展前景。
全国动力电池产业的省市排名，广东省专利拥有量排名第1共2846件，主要集中在太阳能充电器994件、动力电池模组1553件、发电控制493件、多自由度机械臂929件、复合负极材料271件，比亚迪股份有限公司的太阳能充电器275件、动力电池模组261件、发电控制226件、复合负极材料31件，大族激光科技产业集团股份有限公司的多自由度机械臂102件；北京市专利拥有量排名第2共1840件，主要集中在混合动力为383件、动力电池模组1为683件、动力电池模组2为559件、充电控制方法787件、充电系统629件，并且北京新能源汽车股份有限公司在这些技术领域的专利数量最多；江苏省专利拥有量排名第3共1392件，主要集中在正极材料磷酸铁锂158件、动力电池组836件、电动汽车电池528件、动力电池箱269件、动力电池323件，蜂巢能源科技有限公司动力电池组192件、电动汽车电池29件、动力电池箱25件，金龙联合汽车工业(苏州)有限公司动力电池14件。
Figure 1. Patent application trend of power battery industry
图1. 动力电池产业的专利申请趋势
3. 专利技术布局分析
根据IPC分类的专利数据进行排名见表1，动力电池的主要技术分布集中在H01M2、H01M10分类中，即安装架、悬挂装置和输送装置以及冷却或保持低温等在车辆中的技术应用。动力电池的主要技术研发主要集中在二次电池及其制造、非活性部件的结构零件或制造方法、电性能的测试装置或电故障的探测装置、用于电池组的充电或去极化或用于由电池组向负载供电的装置、专门适用于电动车辆的监控或控制电池或燃料电池的方法或电路等。
Table 1. Main technical layout of power battery
表1. 动力电池的主要技术布局
分析动力电池产业的3D专利沙盘见图2，发现该产业在“动力电池|动力电池包”、“充电机|充电系统|燃料电池”、“热管理|液冷板”、“soc|剩余电量|纯电动汽车”、“焊接工作台|拆解|激光焊接”、“动力系统|混合动力汽车|混合动力”这些方向的专利申请量较高；其中“动力电池|动力电池包”方向占整个产业的18.3%；“充电机|充电系统|燃料电池”方向占整个产业的12.8%。说明动力电池和充电机在动力电池的创新中起到了很重要的作用。
Figure 2. 3D patent sand table for power battery industry
图2. 动力电池产业的3D专利沙盘
4. 动力电池在新能源汽车应用的专利信息挖掘
4.1. 专利申请趋势分析
以动力电池作为新能源汽车应用的专利为604件，分析近20年的专利申请趋势见图3，发现2010年后专利申请增加，说明此技术开始发展；2016年开始专利申请量飙升，于2019年达到160件。从动力电池用于新能源汽车的全国省市排名，江苏省专利拥有量排名第1，为81件；广东省专利拥有量第2，为80件。
4.2. 专利申请人排名
从动力电池用于新能源汽车的专利申请人见图4，发现排名第1的申请人“奇瑞汽车股份有限公司”在此方向上的专利申请量为19件；排名第2的申请人“潍柴动力股份有限公司”在此方向上的专利申请量为18件；排名第3的申请人“芜湖天量电池系统有限公司”在此方向上的专利申请量为12件。说明奇瑞汽车股份有限公司、潍柴动力股份有限公司、芜湖天量电池系统有限公司在该方向上的专利申请量占有较大的比重。
Figure 3. Patent application trend of power battery in new energy vehicles
图3. 动力电池在新能源汽车应用的专利申请趋势
Figure 4. Patent applicants ranking for power battery applications in new energy vehicles
图4. 动力电池在新能源汽车应用的专利申请人排名
4.3. 专利技术布局
根据IPC分类的专利数据进行排名见表2，动力电池在新能源汽车应用的主要技术分布集中在H01M10/625、H01M10/613、H01M2/10分类中，即车辆、冷却或保持低温、安装架、悬挂装等技术应用。专利技术成果主要集中在二次电池及其制造、非活性部件的结构零件或制造方法、电性能的测试装置或电故障的探测装置、专门适用于电动车辆的监控或控制电池或燃料电池的方法或电路、电动力装置的布置或安装、加热、冷却或通风设备等研发。
Table 2. Main technical layout of power battery in new energy vehicles
表2. 动力电池在新能源汽车的主要技术布局
通过3D专利沙盘分析以上3家公司的专利布局情况见图5，可以看出奇瑞汽车股份有限公司和潍柴动力股份有限公司在“高压配电箱|电池组”及“热管理|电子水泵|冷却液”等方向上都有相关研究；潍柴动力股份有限公司和芜湖天量电池系统有限公司在“水冷板|热失控”方向上都有相关研究；芜湖天量电池系统有限公司在“电芯|电池模块|软包”和“总成箱体”方向上处于垄断地位。
Figure 5. Top 3 patent applicants’ 3D sand table for power battery applications in new energy vehicles
图5. 动力电池在新能源汽车应用的排名前3申请人专利3D沙盘
5. 结论
从我国动力电池专利数据看，在广东、北京和江苏的专利布局较多，安装架、悬挂装置和输送装置以及冷却或保持低温等技术在车辆中应用。动力电池技术在新能源汽车应用的创新性较差，专利申请量604件较低，专利申请量排名靠前的奇瑞汽车股份有限公司和潍柴动力股份有限公司占有一定比例，因此，这两家企业要保护好知识产权。
NOTES
*通讯作者Email：18836806@qq.com