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摘要：通过对全球及中国锂离子电池专利年度分布、地域分布、技术分布、主要竞争对手、核心专利等方面进行研究，对锂离子动力电池发表论文与申请专利情况进行协同性分析，对产业政策的出台及锂离子动力电池产业发展情况进行相关性分析，考察动力电池技术与产业的协同发展情况及产业政策对产业发展的促进作用。结果表明：锂离子动力电池的重点研究领域是电极；中国、日本、韩国、美国、德国垄断了锂离子动力电池的技术与市场；核心技术掌握在美国、日本；学科技术及产业技术几乎同步发展，技术路线呈多元化；产业政策的出台是锂离子动力电池产业快速发展的支撑；锂离子电池技术处于发展期，中、小企业具有较多发展机会。 织梦内容管理系统

关键词：锂离子电池；专利；信息分析；对策研究

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随着环境污染的加剧和石油危机的爆发，零排放、节能环保的新能源汽车被世界各国所看重，在近几年呈爆发式增长。动力电池作为新能源汽车发展的三大关键技术之一，一直是市场角逐的热点。与传统动力电池相比，锂离子动力电池具有电压高、重量轻、体积小、寿命长、工作环境温度范围宽、安全可靠、无污染等优点，是新能源汽车的理想动力电源之一。因此，锂离子动力电池成为各国政府、企业争相研发的重点技术。近年来，有关锂离子动力电池技术的研究论文及专利爆发式增长，锂离子动力电池产量也呈爆发式增长态势，但是由于锂离子动力电池关键技术及安全性问题一直没有实现突破，锂离子动力电池产业一直在摸索中前进。本研究基于专利分析、文献分析、专家调查等方法，运用比较分类、归纳演绎、分析综合等思维方法对锂离子动力电池产业进行全方位多层次的剖析，理清锂离子动力电池产业技术发展的轨迹及脉络，以期对锂离子动力电池产业发展现状有一个客观的认识，这对指导锂离子动力电池产业健康快速发展具有重要的现实意义。

1 数据来源及研究方法 织梦好，好织梦

1.1 数据来源

为了全方位、多维度、深层次地对锂离子动力电池技术发展情况进行挖掘和分析，综合利用德温特专利索引数据库（Derwent Innovations Index，DII）、美国《科学引文索引》数据库（Science Citation Index，SCI）、汤森路透专利数据库（Thomson Innovation，TI），同时参考了中国知识产权局专利之星数据库。

1.2 研究方法

使用汤森路透Thomson Data Analyzer（TDA）软件进行数据挖掘[1]，这是一个具有强大分析功能的文本挖掘软件，可以对文本数据进行多角度的数据挖掘和可视化的全景分析。运用Microsoft Excel进行数据处理、统计分析和辅助决策操作。 内容来自dedecms

首先，进行锂离子动力电池行业文献调研，收集国内外相关技术、市场、政策、技术路线方面的论文、论着，同时走访相关技术专家及熟悉市场的有关人士，梳理技术脉络，形成锂离子动力电池技术分解表，确定锂离子动力电池关键技术点为电极、电解质、隔膜、加热冷却、充放电、电池安全技术[2-3]。其次，根据技术分解表编写检索式，采用总分式检索方式，综合利用主题、德温特手工代码、国际专利分类号相结合的方式编写检索式，反复进行查全率及查准率的检验，当查全率和查准率均达到90％以上时[4]，确定总检索式为：“TS=[（Lithium ion）or Li-ion or（Lithium ion）or（Lithium-ion）]and TS=[（battery or cell or cells or batteries）]or[（MC=X16-B01F1 and MC=103-E03）or MC=X16-A02A or（MC=X21-B01A and TS=Lithium）]or（IP=h01m-010/52*orIP=h01m-010*and TS=Lithium）”。式中：TS代表主题；MC代表德温特手工代码；IP是国际专利分类号。这是本项研究中最重要的一个检索式，其他细分技术检索式基于同一思路编写，并与总检索式相似，不一一列出。从DII数据库中检索到锂离子动力电池世界专利68480件，其中，电极领域专利36579件，电解质领域专利10387件，隔膜领域专利8781件，加热冷却领域专利2268件，充放电领域专利8905件，电池安全领域专利6644件，检索时间为2014年10月21日，时间跨度为1960年至检索当日。从SCI数据库中检索到锂离子动力电池研究论文36981篇，检索时间2014年10月22日，时间跨度为1960年至检索当日。从TI数据库检索到中国专利28975件，检索时间为2016年5月31日，时间跨度为1960年至检索当日。将这些数据分别建库，导入到TDA软件，从中提取研究所需数据，用Microsoft Excel统计分析软件进行图表制作。最后，综合文献调研、专利分析、文献分析的结果，提出中国发展锂离子动力电池产业的对策建议。

2 锂离子动力电池产业技术发展态势

2.1 专利技术发展趋势

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在DII数据库共检索到锂离子电池专利68480件，从公开年度趋势来看锂离子电池技术发展趋势大致可以分为3个时段（图1）。（1）1973—1996年为萌芽期，专利申请量较少，从1973年DII收录第一件锂离子电池专利开始，到1996年都没超过1000件，TDA分析结果表明，技术主要起源于日本、德国和美国。1973年爆发了第一次石油危机，这场持续了整整3年的石油危机对全世界的经济发展尤其是发达国家造成了严重的冲击。美国工业生产下降了14％，日本工业生产下降超过了20％，开始感到对石油进口的依赖已经威胁到自身的安全。因此，美国、日本开始作出一系列的调整。其中最大的改变就是颁布新的能源政策，鼓励任何能够提升能效的技术开发、推广及应用，这是锂离子动力电池开始登上世界舞台的起因。（2）1997—2005年为稳步发展阶段，专利申请出现较明显的增长，但增长速度缓慢，专利申请量从1000多件增长到4000多件，TDA分析结果表明，日本依然保持绝对领先地位，但韩国三星SDI公司进入全球十强。在这期间，由于资源危机和环境危机的不断爆发，更多的国家开始重视节能技术和新能源技术的开发与研究。（3）2006年至今为快速发展期，专利申请数量快速增加，专利申请量每年达10000多件，更多的国家进入到这一领域。TDA分析结果表明，日本仍然引领全球发展，韩国和中国也迅速赶上。2008年1月，石油价格突破100美元/桶。油价的飙升加重了发达国家的工业成本和财政负担，对于刚刚摆脱经济危机的发展中国家，刚恢复的脆弱经济承受不起能源成本的过快增长，另外，各国政府为实现对环境保护承诺的兑现，都加大了对新能源技术开发的支持力度，锂离子动力电池技术得以快速发展。 织梦好，好织梦

TI数据库检索结果表明，我国锂离子动力电池发展基本上也可分为起步、发展、快速增长3个阶段（图1），研究重点领域的变迁与全球也基本一致。从时间节点来看，我国锂离子动力电池产业发展要比世界晚5年左右。我国由于1985年才开始实施专利法，所以1986年我国申请了第一件锂离子电池专利，至2001年都没超过100件，这是我国锂离子电池的起步阶段，这一时期的专利申请人多为日本、韩国、德国和美国的企业，我国本土机构鲜有专利申请；2002—2008年是我国锂离子动力电池技术的发展阶段，但增长缓慢，每年专利申请量为几百件，专利申请人除日本、韩国、德国和美国企业继续在我国申请专利以外，我国比亚迪、天津力神、东莞新能源、宁德新能源等一大批公司开始进入锂离子电池领域；2009年至今，是我国锂离子动力电池专利暴发式增长阶段，每年的专利申请量从2000件左右增长到5000多件，专利申请人以我国企业为主，但日本、韩国、德国企业专利申请依然名列前茅。由于石油价格的上涨和环境危机的不断爆发，我国于2005年开始出台了大量支持新能源发展的政策。我国锂离子动力电池专利的爆发式增长应与我国近期推出的促进锂离子动力电池发展政策幅度大有很大关系。 dedecms.com

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2.2 锂离子动力电池专利国家分布及市场布局 织梦内容管理系统

DII数据库检索结果表明，锂离子电池专利主要分布在日本、中国、韩国、美国、德国5个国家，比例高达94％，其他国家仅占6％。其中以日本最多，占比高达46％。中国名列第二，占比24％，虽然与日本相比差距悬殊，但是TDA分析的数据显示，2011年开始我国在专利申请方面与日本的差距在缩小。我国锂离子电池专利主要分布在广东、天津、北京、江苏、浙江5个省份，占比达50％，除此以外，日本、韩国在我国也积极申请专利，占比达15％。 织梦内容管理系统

由于专利的市场属性，企业申请专利的目的在于占领这一领域的市场。因此，为了在激烈的国际竞争中能处于有利地位，各国高度重视锂离子动力电池海外市场拓展，积极在全球进行专利布局，即利用优先权专利这一年的时间，除在本国申请外，还积极在世界各重要市场国家进行专利申请，这既能提高自己在国际市场上的竞争能力，同时也能更好地保障自己的权益[5]。全球锂离子电池专利市场布局情况见图2。TDA分析软件数据显示日本在全球36个国家申请了专利，重点布局美国、中国、韩国和欧洲国家。中国在全球22个国家进行布局，重点布局日本、美国、韩国。美国在全球40个国家申请了相关专利，重点布局日本、中国、韩国及欧盟国家。韩国在全球33个国家申请了专利，重点布局日本、美国和中国，德国在全球38个国家申请了专利，重点布局日本、美国、韩国、中国。由图2可以看出，相对于日本、美国、韩国在国外申请专利的数量，中国在海外布局的专利数量太少，相对其他技术领先国家，中国在海外布局还不够积极和全面。全球锂离子动力电池专利布局区域也是全球锂电池的主要市场区域，这更进一步说明了专利的市场属性。 织梦内容管理系统

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2.3 锂离子动力电池技术分布

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由DII数据库检索到的锂离子电池各重点细分技术领域专利情况表明，锂离子动力电池关键技术中，电极专利数量最多，占比达50％，是锂离子动力电池的重点研究领域；电解质、隔膜、充放电、电池安全技术、加热冷却领域的专利数量占比分别为14％，12％，12％，9％，3％。从各关键技术的年度发展趋势（图3）来看，电极领域的专利在2006年以后呈爆发式增长，与总体技术发展趋势基本一致，电解质、隔膜、电池安全、加热冷却等领域也稳步增长。基于IPC国际专利分类对各领域再进一步细分，发现电极领域的研究重点是活性材料，电解质领域的研究重点是添加剂，隔膜领域的研究重点为按材料区分的非活性部件制造方法，加热冷却领域研究重点是加热或冷却或调节温度，充放电重点研究领域为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，电池安全领域的研究重点为使用或维护二次电池或二次半电池的方法及装置。

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2.4 主要竞争对手 dedecms.com

锂离子动力电池领域无论是技术方面还是市场方面的竞争都很激烈，特别是日本、韩国两国企业的较量更是白热化，由TDA分析结果可以看出，主要竞争对手之间技术相似度很高，但他们之间却鲜有合作共同申请专利。排名前10位的企业中，日本企业8家，占据绝对优势。韩国三星SDI公司排名第2位，韩国LG化学公司排名第6位，我国申请锂离子电池技术专利最多的比亚迪公司名列全球第17位（表1）。韩国企业在20世纪末才进军锂离子电池领域，但能很快崛起，后来居上。日本丰田汽车公司排名首位，反映出下游产业有整合上游产业的趋势。 本文来自织梦

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2.5 核心专利分析 织梦内容管理系统

专利被引是一个长期的过程，较少专利被引5次，仅有10％或者更少的专利被引6次或以上。这种偏态分布正好契合专利质量的分布，那些被引次数高的专利往往就是质量高的专利[6]。因此，被引专利的频次从某种程度上说明专利技术含量的高低。由DII数据库按被引频次检索结果表明，高被引专利前20名中，美国专利有19件，日本专利有1件。我国专利总量虽然居全球第2位，仅次于日本，但我国专利的被引频次都较少，被引频次最高的专利也仅为14次，居全球第1014位。这说明我国锂离子电池深层次的技术研究开展得不够充分，缺乏具有统领整个技术领域的核心专利，2013年我国万向集团收购美国规模最大、技术最先进的锂电池制造商A123公司的所有的技术、产品，通过收购获得核心技术，是获得核心技术的好方法。 copyright dedecms

2.6 产业研究与学术研究协同性 本文来自织梦

学术论文代表了某一领域的科学研究或基础研究，而专利则代表了对某一技术领域市场的占领，具有排他性的经济利益[7-8]。发明专利是高科技企业的命根子。科研论文主要推动人类文明的进步[9]。从DII数据库和SCI核心期刊引文数据库检索得出的锂离子电池论文发表趋势与专利公开趋势来看（图4），二者基本同步，都起步于20世纪70年代，发展于90年代到21世纪初，爆发增长于2009年以后，锂离子动力电池学术研究并没有先于产业研究优先发展，这说明目前在锂离子电池技术领域可能还未形成主流技术路线，多种技术路线均在研究发展中，存在技术颠覆性风险。 本文来自织梦

2.7 产业政策与产业发展协同性

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为推动动力电池产业的发展，中国、日本、韩国、美国及欧洲各国主要采取经济扶持、政策激励和法规强制3种措施和手段推动动力电池产业发展。经济扶持主要是指在研发和推广期间，政府给予较高强度资助，支持动力电池技术研发以及推广应用。政策激励是指对生产者和使用者给予政策上的倾斜，让生产厂家和用户得到实惠。法规强制主要体现在两个方面，一方面，在合适的时间、地点，对环境污染的动力电池的生产、销售、使用实行限制性法规；另一方面，制定推广应用锂离子电池的计划。在各国政策的支持下，锂离子电池产业实现了爆发式的增长。以中国锂离子电池产量为例（图5），我国锂离子电池专利量与电池产量同步增长，2009年我国锂离子电池产量为18.75亿只，到2015年产量增加到56亿只，增长近2倍，2009年我国锂离子电池专利量为1249件，到2015年增长到5138件，增长3倍多，包括日本松下、韩国三星SDI和LG化学在内的众多国际大公司相继在中国投建锂电池工厂，以抢夺中国庞大的动力锂电池市场份额[10-14]。 织梦好，好织梦

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2.8 机构活跃度分析

申请专利数量可以作为测度一个机构活跃度的直观指标。采用这一指标对锂离子电池领域机构活跃度进行评价。拥有专利量100件以上的企业专利总和占专利总量的比例越高，则预示本技术可能是一种趋于成熟的技术；拥有专利量20件以下企业专利总和占专利总量的比例越高，则预示本技术领域可能是一个新的技术领域，有新的机构不断进入该领域。TDA分析结果显示，总体技术和电极技术领域拥有专利量100件以上企业的专利总和占比为40％，拥有专利量20件以下企业的专利总和占比为39％，二者基本相当，说明总体技术与电极技术专利有向大中型企业集中的趋势，但是中小企业同样具有较多发展机会；电解质技术、隔膜技术、充放电技术和电池安全技术领域拥有专利量100件以上企业的专利总和占比只有不足30％，拥有专利量20件以下企业的专利总和占比超过50％，说明以上技术领域大中型企业还没有较为显着的优势，市场进入门槛还较低；加热冷却领域拥有专利量100件以上企业的专利总和占比只有5％，拥有专利量20件以下企业的专利总和占比超过70％，说明加热冷却领域处于起步阶段，专利技术申请仍以中小企业为主，处于蓬勃发展时期。综上所述，在锂离子电池领域暂时还没有哪个大公司具备领导整个产业的能力，中小企业具有较多的发展机会，这与学术研究与产业发展协同性分析得出的结论一致。 dedecms.com

3 结论及建议

3.1 结论

锂离子动力电池的重点研究领域是电极；中国、日本、韩国、美国、德国五国几乎垄断了锂离子动力电池的技术与市场；锂离子电池学术论文发表与专利申请几乎是同步发展的；锂离子电池技术目前处于发展期，虽然日本、韩国企业在锂电池行业中占据较大话语权，但暂时还没有哪个大公司具有领导整个产业的能力，中小企业具有较多的发展机会；各国政府对新能源汽车的支持是锂离子动力电池快速发展的主要支撑；虽然锂离子电池的核心技术掌控在美国、日本手中，但韩国三星、LG化学公司却能突破技术壁垒，异军突起。

3.2 建议 本文来自织梦

（1）由单点创新到全产业链布局。锂离子电池专利权人前10名中，韩国三星、LG化学两家公司进入锂离子电池产业领域的时间并不长，属后来居上，在锂离子电池核心专利中也没有出现韩国企业，但三星和LG之所以能够突破日本和美国两国企业的重围，实现崛起，主要得益于其完整的产业链。三星在产业链的横向布局方面具有优势，在半导体、电子、化工、汽车、造船等领域均有涉足，依靠多领域的雄厚技术、资金、人才，使三星在不同领域保持了强大的竞争力，品牌价值也通过不同的产品渗透到各个用户层面，形成了较强的影响力。LG化学在产业链的纵向布局方面优势明显，就动力电池产业而言，该公司在上游的材料、中游的电芯、下游的Pack（电池包）、配套的BMS（电池管理系统）甚至整车核心部件的电机和电控等领域，都有广泛的研究和丰富的产品，整车企业非常喜欢跟这类有强大集成能力的零部件企业合作。三星和LG依靠产业链的联动，形成一种与用户的共生环境，将对手排除在这个体系之外。反观国内的锂电池企业，大多局限于某一环节，缺少全产业链的布局。比亚迪（BYD）是我国锂离子电池技术实力最强的企业，综合排名居全球第17位，从做电池起家，通过收购有资质的整车企业，进入汽车行业，进而布局电机、电控、半导体等领域，形成了一条非常完整的产业链，K9和K10已出口到海外很多国家，成为中国电动汽车产业的名片。从这个角度来看，产业链布局对一个企业的发展至关重要，我国企业应向三星、LG及比亚迪学习，根据自身情况，通过收购整合或技术研究范围的拓展，形成自己独特的产业链优势[15]。 织梦内容管理系统

（2）紧跟研究前沿，避免技术颠覆。锂离子电池学术研究与产业发展几乎同步，技术路线呈多元化。目前技术比较成熟的锂离子电池主要有3种：一是特斯拉用的钴酸锂离子电池，即使特斯拉目前将其性能发挥到极致，还会因热特性差存在爆炸风险而不被广泛看好；二是比亚迪e6用的磷酸铁锂电池，虽然热稳定性好，使用寿命长，但比容量不如钴酸锂电池，续航里程有限；三是锰酸锂电池，优点是成本低，安全性和低温性能好，充电时间短，但缺点也很明显，如高温稳定性差、循环寿命衰减快、使用时间短等。此外，还有最近出现的薄膜电池、石墨烯电池等新的电池研究方向，但因为其制造和使用环境、成本等与实际生产使用过程要求还存在诸多不相符，因而尚未走出实验室[16-18]。如果只研究一种技术方向，一旦这种技术没有突破，遭到淘汰，有可能造成全军覆没，直接出局。因此，要多了解市场需求，关注各国政策动向，研究主要竞争对手的产品和技术趋势等，避免技术颠覆。

（3）加强与日本、韩国等国际龙头企业联系与合作，积极参与国际市场的竞争。在锂离子电池专利权人前10名中，全部为日本和韩国企业，我国排名第一的比亚迪公司也仅名列全球第17名，这说明日本和韩国企业在技术积累和产业化深度方面优势明显。三星和LG在三元材料方面占据较大的先发优势，比国内企业领先2～3年实现规模产业化。在下一代正负极材料和固态电解质的研究方面，国内锂电池企业与日本和韩国相比也存在一定差距。不久前，上汽、观致宣布与LG合作动力电池，这将会提升我国锂离子电池企业的技术水平和国际视野。 本文来自织梦

（4）加强技术攻关，寻求技术壁垒突破。缺少核心专利的韩国企业之所以能后来居上，突破日本和美国两国企业的重围，还有一个重要原因是他们重视研发，在发展之初的三星SDI和LG化学公司也都是跟风日本，高价从日本挖人，但随着逐渐的消化和吸收，其研发的主力军慢慢转变为韩国人。反观我国的锂电行业，高端技术人才大多从欧美引进，永远停留在“拿来主义”阶段，尽管已进入产业化发展阶段，但由于缺乏核心技术与专利，后续研发不足，目前处在产业链价值低端。因此，国产动力电池产业与日本和韩国等国相比，仍存在一定差距。仅仅以学步跟进、消化吸收为目标，无法掌握产业发展和转型的主导权。掌握不了核心技术和关键技术，就不可能实现真正的技术跨越。 dedecms.com

（5）实施大企业集团战略，避免无序发展。在锂离子电池产业方面，韩国紧跟日本发展起来了。当初的中国锂电起步要早于韩国，但是到了2005年以后韩国就超过了中国。主要原因之一是韩国运用的“大企业集团”战略，只发展三星SDI、LG化学、SK 3家锂电企业，这就集中了优质资源，强势发力。这就是韩国近年来迅猛发展并一举超越三洋和索尼的原因。反观我国的锂电产业，各自为政，地方保护主义盛行，价格战，窝里斗。比如，2014年，全球锂离子电池和我国锂离子电池产业规模实现了不同程度的增长，但是我国企业并未明显受益，甚至有超过30家锂电池企业破产、倒闭。原因是我国锂离子电池产品同质性非常高，产品价格竞争激烈。对于整个行业来说，龙头企业净利润率下滑将直接影响我国锂离子电池产业的健康、可持续发展。缺乏龙头企业的带动，行业发展速度将大幅降低，产业核心竞争力会下降，最终结果是我国锂离子电池产业在国际市场上将被边缘化[19]。我国政府应该破除地方保护主义，通过政策和法规形成较高的准入门槛，优胜劣汰，不断提高行业集中度。 内容来自dedecms

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