中國儲能網訊：鋰離子電池商業(yè)化以來在材料進步基礎上極大的推動了電池、電池模組以及電池系統(tǒng)技術創(chuàng)新，但很少有研究對電池、模塊以及電池系統(tǒng)等環(huán)節(jié)進行定量分析以說明這些環(huán)節(jié)技術生命周期所處的階段。常見的分析手段主要是通過專利布局情況來進行分析，通過專利布局情況有助于了解技術生命周期所處的階段并可以預測未來創(chuàng)新的方向。近期中國學者在International Journal of Low-Carbon Technologies期刊上公開了一項研究，利用專利分析的手段對該問題進行了探討，其文章DOI：10.1093/ijlct/ctad095。
第一關于電池、電池模組以及電池系統(tǒng)生命周期判斷。研究者對專利數量進行跟蹤分析，將整個行業(yè)的發(fā)展分為三個階段，第一個階段（1980~1990）電池萌芽階段。在這期間電池相關核心專利的數量每年公開量低于10件，在這一期間出現(xiàn)了幾個具有里程碑意義的事件，包括Whittingham提出金屬鋰可充電電池概念（二硫化鈦與金屬鋰）以及Goodenough所發(fā)明的鈷酸鋰以及錳酸鋰正極材料，這一階段為未來鋰離子電池商業(yè)化發(fā)展奠定了基礎。第二階段（1991~2006）電池技術快速發(fā)展階段。這一期間日本科學家引入石墨負極材料，助力第一顆商業(yè)化鋰離子電池的開發(fā)，專利復合增長率達到33%，后續(xù)隨著互聯(lián)網技術的興起和便攜式電子產品的出現(xiàn)極大的推動了鋰離子電池的發(fā)展，同時這一階段鋰離子電池開始交通領域應用的探索，但任然存在巨大的不確定性，這一階段全球范圍內眾多國家將重心放在氫動力交通工具的開發(fā)。第三階段（2007~至今）電池進入高速發(fā)展階段，部分環(huán)節(jié)進入成熟階段，行業(yè)瓶頸隱現(xiàn)。自2007年以來，在政府的大力補貼和支持下，許多國家已經為電動汽車制定了清晰的路線圖專注于發(fā)展鋰離子電池。從此，鋰離子電池的研發(fā)進入加速階段，眾多材料技術由實驗室走向規(guī)?；瘧?，2011年被認為是電動汽車時代元年，隨之到2019年材料技術瓶頸出現(xiàn)限制，整個行業(yè)將重心放在電池應用技術的布局，電池模組和系統(tǒng)成為行業(yè)布局的重點。根據文章描述，2019年以后電池層面尤其是材料方面的專利布局急轉直下，到2022年數量回到2009年狀態(tài)，文章認為當前電池技術基本進入了成熟階段，材料進步緩慢成為整個行業(yè)發(fā)展的瓶頸。
第二全球競爭情況分析。從專利布局的地區(qū)來看無論是電池、模組還是電池系統(tǒng)中日韓三國占據絕對領先地位，其中中國數量最多。從公司層面來看，韓國LG公司在電池、模組、電池系統(tǒng)專利數量最多，側面反應LG化學電池研發(fā)處于領先地位。相比之下盡管在我國電池專利布局數量最多，但絕大數專利的所有權依然由境外公司所掌握，且國內公司在電池層面布局較小，尤其材料層面較為薄弱。
總結及啟示：第一、從專利角度電池趨于成熟，電池模組以及電池系統(tǒng)成為當前電池行業(yè)技術布局的重心。相比日韓，我國電池電池專利布局較為分散，在電池層面布局弱于日韓企業(yè)，但國內以CATL、BYD以及國軒等為代表的公司已經開始在國際上嶄露頭角，技術層面具備與國際企業(yè)競爭的能力，已經成為推動全球動力電池發(fā)展的中堅力量。第二材料技術進步趨緩成為限制行業(yè)發(fā)展的重要因素，應重視基礎材料的研發(fā)。電池行業(yè)面臨能量密度低、安全性差、補能體驗不佳等均需要材料技術進一步突破，只有材料技術不斷突破才能進一步推動電池行業(yè)發(fā)展。
