自2003年至今,全球在石墨烯储能领域应用相关专利共计6415件。其中,我国是全球在石墨烯储能领域应用研究最为活跃的国家,我国申请人在石墨烯储能应用领域专利申请量最多,占比达82.3%。

石墨烯在储能领域应用专利申请趋势

石墨烯在储能领域应用专利申请趋势

近日,中国科学院宁波材料技术与工程研究所和浙江省石墨烯制造业创新中心联合中国石墨烯产业技术创新战略联盟等发布了《2021石墨烯储能领域应用专利分析报告》。

报告显示,自2003年至今,全球在石墨烯储能领域应用相关专利共计6415件。受2010年石墨烯发现者获得诺贝尔奖的鼓舞和带动,此后全球范围内掀起了石墨烯研究的热潮,大量的研究团队涌进石墨烯储能领域,石墨烯在储能领域应用的相关专利申请进入快车道,2018年相关专利申请量为1136件,达到历年最高点。

石墨烯在储能领域应用专利申请来源国

石墨烯在储能领域应用专利申请来源国

其中,我国是全球在石墨烯储能领域应用研究最为活跃的国家,我国申请人在石墨烯储能应用领域专利申请量最多,占比达82.3%。然而,我国在石墨烯储能应用领域的专利申请主要以高校和科研单位为主。因此,从侧面可以看出,目前石墨烯大规模应用于储能领域仍然未到时机。

专利申请数量排名第二、第三的为美国、韩国,占比分别为7.3%和4.9%。日本、中国台湾、德国、印度也申请了一定数量的相关专利。

石墨烯在锂离子电池各结构部件中应用的专利申请量

石墨烯在锂离子电池各结构部件中应用的专利申请量

报告还分析称,在技术层面上,锂离子电池和超级电容器是石墨烯应用最为广泛的储能体系。其中石墨烯与硅基材料、金属氧化物复合是锂离子电池负极材料领域研究最为集中的技术分支,侧面说明其技术优势和工业大规模应用的可行性;石墨烯及其衍生物、石墨烯复合其他碳基材料、石墨烯复合金属氧化物作为超级电容器电极材料的相关研究也较为密集,未来或可成为石墨烯在超级电容器领域产业化应用的重要方向;另外,石墨烯作为锂离子电池导电添加剂相关研究也相对较多。

在实际产业化进展来看,前述将石墨烯应用于电极材料技术均处于研究或小批量量产阶段,石墨烯导电添加剂则是在储能领域目前最为成熟的产品之一。

石墨烯在锂离子电池领域应用专利申请趋势

石墨烯在锂离子电池领域应用专利申请趋势

具体来看,石墨烯在锂离子电池领域应用共有专利申请3694件。从2012年开始,相关专利申请量快速增长;2018年当年专利申请达到峰值,申请量达到688件;2019年之后,申请量增长放缓。可见,将石墨烯应用于锂离子电池在近些年备受关注。

报告显示,石墨烯在锂离子电池领域应用专利申请人中,中国是主要专利技术来源国,申请总量达3073件,占比83.2%,其次为美国、韩国、日本,分别占比6.4%、4.1%、4.1%。纵观整个锂离子电池材料领域,日本、韩国两国占有技术优势并拥有可观的专利储量。然而在石墨烯应用于锂离子电池这一技术路线中,日韩两国则显得较为谨慎,在该领域的专利申请量远低于中国。

报告还提到,从专利申请人来看,石墨烯锂离子电池相关专利拥有量较多的企业按照主营业务可以分为两类,一类企业锂离子电池并非其主营业务,这类企业重视知识产权布局和运营,试图通过石墨烯这种新兴材料在锂电池领域应用,在该领域取得技术突破,建立专利壁垒。这类企业有由张博增、扎木·阿茹娜共同创办的美国纳米技术仪器公司及全球石墨烯公司、成都新柯力化工科技有限公司、株式会社半导体能源研究所和东丽集团等。

第二类是以锂离子电池为主营业务,申请人有合肥国轩高科动力能源有限公司、株式会社LG化学、三星集团。值得注意的是,在锂电池材料领域专利申请数量一向靠前的申请人,如丰田、松下、索尼、三菱、博世等企业并未出现在上述分析的重要专利申请人中。可见,对于将石墨烯应用于锂离子电池这项技术,各大锂离子电池企业态度各异,部分企业试图通过石墨烯的应用实现新的技术突破,而部分企业则对此项技术持观望态度。

为推动我国在石墨烯储能领域应用的专利技术优势转化为市场优势,报告建议,还可以从以下两点作进一步完善和提升:

一是政府部门应多举措强化公众知识产权意识。教育主管部门应增加知识产权课程在高等教育尤其是研究生教育课程中的比重,优化课程结构,提高未来研发人员的知识产权认知水平;地方政府部门应大力加强知识产权宣传力度、拓宽宣传渠道,通过组织培训、讲座、大型论坛等形式,加强研发主体单位最高管理者在知识产权管理方面的主体意识,增加知识产权管理人员专业水平。在宣传方向上,要注意纠正公众对知识产权的重保护轻运用、重数量轻质量等错误观念。另外,鉴于政府的政策导向对专利发展走向起着举足轻重的作用,建议政府部门在引导和培育高价值专利产出时,制定更为科学合理的评估指标。

二是研发主体应将专利战略与研发、市场紧密结合。在技术研发全过程中,通过对相关专利技术信息的跟踪和解读,了解行业的发展动态和热点技术,制定和调整技术开发策略,合理进行专利规避。重视专利申请和布局,“产品未动,专利先行”,在石墨烯应用于储能领域这一新的技术赛道上,研发主体应围绕核心产品构建自身的专利技术壁垒,为后续激烈的市场竞争奠定基础。积极强化海外专利布局,通过有效而全面的专利布局为自身产品进入海外市场保驾护航。

(资料来源:《2021石墨烯储能领域应用专利分析报告》 作者:韩雪 邓伟 周旭峰 刘兆平)

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