1. 引言
近年来，随着全球经济的衰退，新型能源的不断推广和应用以及石油煤炭等化工燃料价格的上涨和不断的损耗，通过高效稳定的电源替代石油类的产品，进而为当下便携式电子设备和电动汽车车辆行业提供了动力支持。从长远的角度考虑，可持续发展战略，实现绿色发展经济，节能减排和产业转型，发展新型能源目前已经成为现代社会发展的迫切要求。锌–空气电池技术具有安全性高、电池能量密度高、环保性好、使用性能稳定、放电曲线平稳等优点，近期上海在全国率先开展了将锌–空气电池应用到电动自行车方面的应用，在市内设立了多个电力网点，因而锌–空气电池技术被人类认为是将来装备电动汽车等的理想动力电源，是二十一世纪能源市场的“黑马”。因此，有关锌–空气电池技术的专利研究对于当前的能源型社会而言是极具有价值和意义的。
本文先简单介绍了锌–空气电池技术的原理，对比国内外专利申请数量的变化，追根究底其背后的原因，提出其在专利保护方面的构建策略，并对锌–空气电池技术的发展进行了展望。
2. 锌–空气电池技术的概述
2.1. 锌–空气电池技术的概念
锌–空气电池技术指的是正极活性的物质是空气中的氧气，负极活性的物质是金属锌，两者相结合所制造出来的一款环保新型的化学能源电池，也被人称为锌–氧空气电池技术。锌–空气电池在放电过程中，通过利用金属锌和空气氧的氧化作用可以产生可溶性锌酸盐离子，这个过程会持续到电解质中过饱和，随后Zn(OH)4会分解成不溶的ZnO [1]。金属锌材料在地球上的储备丰富，具有较好的抗腐蚀性，成本低，环境污染小，因此，将金属锌材料作为电池上的负极活性物质有着优异的应用前景。
利用金属锌制造出来的锌–空气电池的体积非常小、电荷容量大、质量小，金属锌又具有抗腐蚀性，所以锌–空气电池在常温下，不会被干燥的空气、不含二氧化碳的空气或干燥的氧所氧化，其能够在宽广的温度环境范围中安全环保地正常使用，它与铝空气电池、锂空气电池、镁空气电池均属于新型电化学储能的技术[2]。知识产权保护是发展新质生产力的重要法律保障[3]。作为一项新的能源技术，对市场经济的冲击力不容小觑，当务之急申请采用专利保护也是最有效的方法之一。
锌–空气电池技术的诞生经历了漫长的孕育期，作为新型发展的电池能源，目前的专利申请如雨后春笋般纷纷出现，据美国麻省理工学院的有关报道认为：锌–空气电池的商业化进程正在加快，是现如今发展最成熟的“空气电池”1。锌–空气电池技术在理论与实践中不断摸索[4]，其标志着技术又向前迈进一大步。
2.2. 锌–空气电池技术专利保护的重要性
2.2.1. 扩大市场份额，提升商业化利润与企业竞争力
锌–空气电池技术作为新兴的新能源技术，其带来的商业化利润，值得我们进行研究。要想将新兴技术同其他要素相结合，真正形成现实生产力，促进整个经济和社会的发展，关键的一步就是要在众多的新兴技术中选择具有商业化潜力的新技术[5]。新兴技术商业化潜力是一个将来时概念[6]。技术具有商业价值，才值得我们加大投入研发，并使之商业化。从新能源行业层面看，各种类型的新能源技术竞争，企业相互之间能够更好地寻找技术竞争力，提升锌–空气电池技术，总体上也能增加电池企业与研发机构之间的合作，更好地加速新能源技术的材料革新，增加电池产业链的市场份额，提高新能源的产品质量。
锌–空气电池通常用于存储电化学能。这些电池可为我们日常生活中使用的电子设备和小配件提供大量动力。例如；锌–空气电池可以应用在助听器、航标灯、传呼机这些设备上，这也顺应了使用当下绿色能源能带来的环保安全、节能的趋势。各大企业在嗅到猎物时，会变得异常敏锐，抓住锌–空气电池所带来的经济效应，形成连锁反应，进而发展企业的核心技术，在竞争中完善企业相关业务。
2.2.2. 锌–空气电池专利保护能够促进对外贸易，引进外商和外资投资
引进外商和外资是指利用国外和港澳台等地区的资金在本企业进行的固定资产投资。锌–空气电池技术目前在国内外都处在发展使用阶段，提高锌–空气电池专利技术的保护，一方面，可以弥补国内企业资金来源的不足，促进我国经济的增长和发展；另一方面，对锌–空气电池技术进行专利保护，吸引了大量的海外企业，可以引进国外的先进技术和设备以及丰富的管理经验，这样有利于加快我国的产业结构的调整和优化。
2.3. 锌–空气电池技术的应用优势
锌–空气电池具有固有安全性、环境友好性、高能量密度、成本低以及材料可再生等优点，被许多研究家称为最有潜力的理想动力新电源，未来会突破技术的发展应用到汽车领域。在众多的电化学储能种类中，锌–空气电池技术展现了其理论方面的优势，但因技术处于瓶颈期，使得研究者对此技术产生了更为浓厚的兴趣不断进行探索，近期，在上海的街头首次实验了由锌–空气电池技术作为电动自行车的能源动力，这一研究成果使得其以后为环保汽车开辟新的途径。锌–空气电池技术在使用的过程中，每一节型号电池都能达到其最佳的电流值，若将其电池广泛应用，可大大地减少空气中得噪音和生活中得噪音污染，与现在低碳环保发展的主题相吻合。另一大优势是采用换电池的方式代替充电，既方便又节省时间。
2.4. 锌–空气电池专利保护的现状
2.4.1. 全球锌–空气电池专利申请保护的现状
Figure 1. Global application trends over the past decade
图1. 近十年全球申请趋势
Table 1. Comparison of the number of patent applications in the top 10 countries in the world
表1. 全球排名前十名国家专利申请数量对比
专利公开国别 |
专利数量 |
中国 |
1139 |
美国 |
245 |
日本 |
181 |
欧洲专利局(EPO) |
152 |
世界知识产权组织 |
142 |
韩国 |
128 |
德国 |
93 |
英国 |
55 |
澳大利亚 |
50 |
印度 |
39 |
本文的数据来源主要使用的工具为IncoPat工具进行分析。对比各个时期内不同国家和地区的技术活跃度，可以更好分析锌–空气电池在全球布局情况，预测未来的发展趋势。锌–空气电池技术在全球中专利申请量的发展趋势(见图1)，申请量基本每年都在持续增长。锌–空气电池技术申请量排名前三是中国、美国与日本(见表1)。近十年申请量与生命周期(见图2)，可分为四个阶段：萌芽时期(2005年~2014年)、探索时期(2014年~2018年)、发展时期(2018年~2022年)、衰退时期(2022年~至今)。2005年~2014年全球锌–空气电池专利的申请量呈现缓慢增长趋势，说明当时锌–空气电池技术处于技术萌芽阶段，专利的积累量也极低；2014年~2018年锌–空气电池技术的申请量在逐渐下降，表明其技术的发展处在迷茫期；2018年~2022年全球锌–空气电池技术的申请量依然平缓，但当时国内的申请量开始增长，表明当时国内的技术已经有了一定的突破；2022年~至今其技术的申请量由于全球经济环境的影响，审查相对严格等而开始下降。综合来看，尽管锌–空气电池技术的申请趋势不是很稳定，但整体是呈上升的趋势。
Figure 2. Life cycle
图2. 生命周期
2.4.2. 国外锌–空气电池专利保护的现状
近年来，在国外中锌–空气电池技术再次被重视起来。国外领先的锌–空气电池技术开发公司借鉴近年来在铅酸、锂电池、燃料电池等领域的技术发展，并应用于锌–空气电池，使得锌–空气电池的性能得到了突破性的提升。如美国EOS公司、美国Imprint Energy公司、挪威REVOLT、美国Fluidic公司等。
3. 锌–空气电池技术专利保护的问题
3.1. 专利申请门槛低
我国的新能源产品作为具有较大竞争力的市场新热点和外贸新宠，已成为新的经济增长点。锌–空气电池作为新型能源，在绿色发展理念的指引下，呈现出扶摇直上的态势，但同时存在一定的问题。专利申请的门槛较低，导致其技术质量偏低，许多参差不齐的锌–空气电池被申请为专利，造成了后续专利申请的失效数量增多，严重阻碍锌–空气电池技术的全面发展。
3.2. 锌–空气电池技术专利失效数量多
在上述内容我们可以看出(见表2)，锌–空气电池的专利授权456项数量中，大部分都已经失效，原因如下。
Table 2. Legal status of patent applications
表2. 专利申请的法律状态
当前法律状态 |
专利数量 |
授权 |
456 |
未缴年费 |
235 |
实质审查 |
224 |
撤回 |
112 |
驳回 |
71 |
期限届满 |
19 |
公开 |
18 |
放弃 |
2 |
避重放弃 |
2 |
第一，专利权人未按期缴纳年费。我国相关法律法规规定，专利权人必须履行缴纳专利维持费的义务，无正当理由而不按时缴纳的，即视为自动放弃专利权，图中锌–空气电池技术因未缴纳年费失效的数量即有235项，这部分即成了失效专利。
第二，专利申请人在申请公布后要求撤回。图表显示锌–空气电池技术专利撤回的数量112项。锌–空气电池技术专利申请人应在法定时间内请求进行实质性审查。这是国内对于发明技术的标准，如果专利申请人不请求实质性审查，则视为申请专利已经撤回，成为失效专利。
第三，发明专利申请被驳回。通过图表分析，这部分失效的有71项。国家专利行政部门认为专利申请人的陈述和修改如果不符合专利法的规定，即驳回了专利申请。
第四，专利保护期届满。授权锌–空气电池技术专利保护期限届满之后，专利权人不再享有独占权。我国的专利保护期是自申请之日起满20年。
3.3. 外国企业申请锌–空气电池专利技术居多
Figure 3. Number of enterprise applications
图3. 企业申请数量
锌–空气电池排名前十的申请人大均为外国的企业(见图3)。一方面由于锌–空气电池技术专利均为近几年所申请，另一方面由于专利审查时间较长，目前一些锌–空气电池技术的专利还处于实质审查或未公开阶段，导致目前国内锌–空气电池技术的有效专利的数量极低，届时专利授权后，有效专利占比会有所提高。
3.4. 专利申请人主要集中在高校、企业，科研单位和个人创新主体地位不够
Table 3. Types of patent applicants
表3. 利申请人类型
申请人类型 |
专利数量 |
学校 |
632 |
企业 |
374 |
科研单位 |
96 |
个人 |
81 |
国内锌–空气电池专利申请人类型的构成(见表3)，从表中可以看出，申请人多是大专院校和企业，一方面由于大专院校和企业拥有较高的科研水平和原始创新能力。另一方面说明大专院校和企业在锌–空气电池技术的申请过程中，其专利的技术含量高，低水平重复申请的专利极少。因此，授权后的锌–空气电池技术的专利中申请成功的占比极高。近些年来，国家愈来愈重视基础研究和科学发现，亦愈来愈重视技术的创新，技术创新通过专利转化的方式进行。国内由于固有的观念，使得在技术创新领域方面的发展远远低于欧洲一些发达国家。
3.5. 锌–空气电池技术专利申请类型不平衡
Figure 4. Distribution of application types
图4. 申请类型的分布
从图中看出(见图4)：锌–空气电池技术的专利申请主要集中在发明授权方面，实用新型和外观设计较少。锌–空气电池技术作为一项技术领域，主要在技术的应用和操作方面严格要求，对于外观设计的要求并不是很高。
4. 锌–空气电池技术专利保护的对策
4.1. 提高专利申请门槛，鼓励申请高质量专利
聚焦推动高质量发展，加快发展新质生产力。新时代下产业高质量发展是推进和实现经济高质量发展的关键[7]。锌–空气电池在快速发展过程中，通过申请专利保护的意识越来越强，一定程度上也在推动着发展。申请门槛低，申请的人多，其中不免会有质量低，导致专利过滥的现象。因此为更好保护其专利技术，建议在专利申请条件时，提高申请的标准门槛，严格审查其技术的实质性，从源头减少低质量、无效专利，发展高质量的锌–空气电池技术。
4.2. 加强锌–空气电池技术专利的保护意识，及时缴纳专利年费
如何促进企业技术创新成果转化为企业的核心竞争力，创新知识产权化是最为关键的一步。而创新知识产权化最常见的手段就是专利保护[8]。专利制度是保护技术创新，维护市场的公平竞争的一个良好的机制[9]。长期以来，我国企业在专利方面的保护意识都比较薄弱，对于著作、商标等无形资产的重视不足，专利工作的滞后性和盲目性很大，尤其不利于锌–空气电池技术等产业的良好发展。我国企业在发展锌–空气电池技术等一些新兴的绿色环保能源、参与国际市场竞争时，必须强化专利保护意识。另一方面按照国家知识产权局专利续费要求，申请锌–空气专利技术后每年应按时正常续费，保持发明专利的有效性，在出现了专利侵权之后，可以及时通过诉讼进行专利维权，毕竟发明专利是所有专利中的最高级。
4.3. 设立企业申请专利的激励机制，鼓励企业申请锌–空气电池技术专利
专利制度是在市场经济条件下，以法律手段对发明创造实行保护和鼓励，并确认对发明创造的专利权是一种财产权的法律制度[10]。因此，需积极建立企业专门的专利管理系统，建立专利管理机构等；国家和企业对锌–空气电池技术大力投入资金，并且配备相应的技术人员和信息网络平台；制定并实施符合企业锌–空气电池技术发展规划的专利战略，将锌–空气电池技术专利作为一项战略性资源进行有效管理和配置；在其技术开发、技术分享、技术引进等方面全方位地将其融入到企业的经营管理中。对于企业在申请和实质审查中的锌空气电池技术，可以委托专利代理机构辅助相关的专利工作，将锌–空气电池技术的创新成果和运营采用专利进行保护。
4.4. 以企业为主体，加强企业与高校等研究机构的创新合作
知识产权保护和转化没有很好的制度和法律环境，会对我国的自主创新有较大影响[11]。锌–空气电池技术目前是外国公司、高校和企业申请数量居多，科研单位和个人申请少。对此国家应在锌–空气电池专利技术申请方面起到一个导向的作用。譬如，以美国模式为例，其作为科技、军事、经济的第一强国，在技术和科学研究方面有着极大的影响力，将企业作为技术开发的研究主体，主要以技术的改进为研究目标，经费由企业自行承担，运用企业化管理的方式提高技术改进的效率。此外，日本、英国、德国一贯坚持以市场为导向，政府和公益慈善组织为辅，为技术的研发提供相应的资金支持。相比之下，国内可以根据本国的技术需要，借鉴国外成功的经验，引进高端技术人才，加强政策中锌–空气电池专利技术的市场导向，制定企业参与科研研究并积极申请专利的规范政策，从企业制度中鼓励并奖励专利技术基础研究，形成政策、制度和企业的良性循环形式，高校要了解企业需求，针对企业技术难题进行规划，做到科研有的放矢，强化高校和企业的互利合作，让企业敢于拿出一部分资金进入高校研发领域提高专利实施的收益，加速专利转化[12]，将锌–空气专利技术的成果转化成评价企业在科研成就的重要指标。
4.5. 保护锌–空气电池专利权人的合法权益，避免重复开发
保护锌–空气电池专利技术既是为了保护专利权人的合法权益，也是保护专利权人的技术劳动成果，发明人和专利申请人在研发锌–空气专利技术的同时，付出了大量的人力和财力，通过专利进行保护，同时可以对技术人员有良好的激励作用，鼓励专利权人申请专利，这与专利法的立法宗旨是相吻合的，我国《专利法》明确规定：保护专利权人的合法权益，鼓励发明创造，推动发明创造应用，提高创新能力，促进科学技术进步和社会经济发展。基于此，可以阻止他人模仿专利权人新开发的产品、技术，避免造成巨大的经济损失。
5. 结束语
对于新事物的发展是曲折、坎坷的，同样对于一项新技术的发展和完善也是如此。用专利的模式将锌–空气电池技术进行保护，是无可争议的。国内锌–空气电池技术的研发起步较晚，目前还处于研发阶段，但是，近几年随着锌–空气电池的蓬勃发展，激发人们挖掘潜在应用市场领域的兴趣。锌–空气电池技术的发展大概经历了一百多年的发展历史，每一阶段发展历史的技术性突破，都离不开关于锌–空气电池技术的理论基础以及前人对于技术更迭的不断探索。锌–空气电池技术能够发展正是由快速发展的社会所推动的，正是如此，其在发展的过程中见证了电化学储能等绿色环保能源的变革。本论文采用专利检索分析等方法，结合相关具体的文献，总结了2005年~至今，我国锌–空气电池技术在专利领域中的现状及热点。同时，本研究探讨了我国锌–空气电池技术从专利保护方面构建的举措，在数据规范分析中数据也在实时更新，但这些因素不会影响本论文探讨的相关问题。
NOTES
1http://www.news.cn/globe/2022-09/05/c_1310659207.htm.