新能源汽车锂离子动力电池专利分析

新能源汽车锂离子动力电池专利分析

邓小芝　赵军　刘英

【摘要】　对新能源汽车锂离子动力电池专利的时间趋势、国家分布、技术分支分布、申请人分布情况进行分析，从而获得了全球与中国新能源汽车产业锂离子动力电池发展状况，并根据分析提出了我国新能源汽车锂离子动力电池发展建议。

【关键词】　新能源汽车；锂离子动力电池；专利

　　在能源和环境问题突出的大背景下，新能源汽车逐渐成为世界各国发展汽车工业、提高国民经济整体竞争力的共同选择。锂离子动力电池作为新能源汽车关键零部件，是汽车用动力电池发展的方向，其技术水平是影响新能源汽车产业发展的最关键因素之一，因而受到了越来越多的重视，得到了各国政府国家战略级别的重点支持。

专利不仅是企业保护研发成果的主要手段和保护市场领先地位的法律保障，也是战略性新兴产业发展生死攸关的强力支撑，更是国家自主创新能力提升的重要保证。通过对新能源汽车锂离子动力电池专利进行分析，可以剖析与探索我国锂离子动力电池技术目前发展情况与未来趋势，弥补相关研究的不足，促进动力电池技术科技创新和产品研发能力。

本文从全球和中国两个层面分析新能源汽车锂离子动力电池专利信息，对锂离子动力电池按照锂离子电池材料及管理系统进行技术分解，采用分－总方式对动力电池专利进行检索。数据的统计时间为１

９９４年１月１日至２０１３年１２月３１日。一、全球新能源汽车锂离子动力电池专利概况图１是新能源汽车动力电池专利全球申请量的变化趋势，截止２０１３年１２月３１日，全球专利申请总量７

６３８３件。从图中可以看出，动力电池该领域的申请量在１９９４～２００８年期间增长较为平稳，自２００９年开始进入了迅速增长期，２０１１年达到９６６９件，２０１２年以后，由于专利数据统计的滞后性，收集的专利数量有所下降。

其中，动力电池专利申请量主要来自中国、日本、美国，分别占据申请总量的２８％、２１％、１５％。中、日、美三国申请量随时间的变化曲线如图２所示，中国在这２０年间增长最为迅速，从１９９４年的２４件上升到２０１２年的３９６０件，增长了１６０倍，２００８年后的申请量已经超过日本，占据第一的位置。这主要是由于２

００８年以后，我国加大了对新能源汽车的　　作者单位：中国汽车工程研究院股份有限公司　重庆　４０００３９

动力电池作为新能源汽车关键组成，受到特别的重视。

图１　动力电池专利申请时间趋势

图２　主要国家动力电池专利申请量变化趋势

图３为全球专利申请人排名分布图。其中丰田、三星的专利明显多于其他申请人，整体来看，日本企业占有绝对优势，前十名企业中，八家都是日本企业，除主要能源企业外，日本主要整车企业也在此列，说明日本主要整车企业都开展了动力电池的研究，并拥有大量的专利。

图３　全球动力电池主要申请人分析

大众汽车　２０１４年７月第２０卷第７期　Ｐｏｐｕｌａｒａｕｔｏ，Ｊｕｌｙ２０１４，Ｖｏｌ．２０，Ｎｏ．７·　１７·

二、国内新能源汽车锂离子动力电池专利概况截止２０１３年１２月３１日，国内有关动力电池领域的专利申请总量为１８８００件，其中发明专利约占总量的６６％，实用新型约占３４％。图４为国内专利中国外申请人分布图。国外申请人申请量占据总申请量的２

０％，主要来自日本、韩国、美国等国，其中日本申请量最多为１９４４件，占全部中国专利申请的１０％。说明日本非常重视中国的市场，对我国进行了大量的专利布局。

图４　动力电池专利国内申请量国别分布

图５是动力电池专利在各个省份的分布图，其中广东专利申请量最多，占全国申请总量的２５％，其次是江苏、北京。从城市的分布来看，这几个城市也是动力电池研发最多的省市。其中广东省具备大量动力电池和电池零部件企业，而且许多企业均在本领域处于领先地位，像比亚迪等。同时，广东还拥有较多的整车厂商，形成了相对完整的产业链。因而在动力电池领域优势较为明显。

图５　动力电池专利国内申请量国别分布

图６是国内动力电池专利主要申请人分布图，主要来自中、日、韩等国，根据分布图来看，韩国三星的申请量最高，国内厂家中，新能源公司、天津力神、比亚迪的申请量较高。在国内专利申请量排名前十的企业中，中国６家、日本２家、韩国２家，说明中国在动力电池专利方面研发相对集中，形成了一定的优势。

图６　国内动力电池专利主要申请人分析

三、锂离子动力电池技术分支专利情况对动力电池材料及制造、电池管理系统系统两大部分专利进行分析可知，电池材料及制造部分共有４

５８３３件，占动力电池总申请量的６０％，电池管理系统共有３０５９２件，占总申请量的４０％。

图７　动力电池主要国家技术分支分布

图７为动力电池主要国家主要技术分支专利构成图，可以看出，中国、美国、韩国更偏重锂电池材料及制造的研究，相对比例较高，而日本的电池管理系统申请量超过了锂电池材料及制造的申请量。这主要是由于日本的电池材料及制造的技术已经较为成熟，系统集成及电池管理已经是其发展的主要方向。

图８　中日美韩材料分支专利分布

图８为中、日、美、韩四国动力电池材料各分支（下转第２０页）

·　２０·大众汽车　２０１４年７月第２０卷第７期　Ｐｏｐｕｌａｒａｕｔｏ，Ｊｕｌｙ２０１４，Ｖｏｌ．２０，Ｎｏ．７

不足转向特性稍弱的方案２作为最优方案。

表４　稳态回转结果评价

目前状态

最大侧向加速度车身侧倾角不足转向梯度侧倾角梯度

ｇｄｅｇｄｅｇ／ｇｄｅｇ／ｇ

０．８２４．９２３．７７－４．９６

方案１０．８１５．２３．７８－５．１

方案２０．８５４．６７３．６２－４．８３

目标值．８≥０

＜５＞３．２，＜４．０＞－５．２，＜－４．０　　响应时间反映了系统的灵敏度。在线性范围内，相同车速下，响应时间与转向盘输入转角大小无关。较大的响应时间不利于汽车的控制，或者说汽车对于转向输入响应迟钝。响应时间是汽车控制性能的关键指标，这个指标与驾驶员的主观评价有很好的相关性，较小的响应时间往往能得到驾驶员的好评。从整车瞬态响应仿真分析表明，该车采用方案２的参数时表现出较快的瞬态响应，超调量而稳定时间则为最短，介于当前状态和方案１之间，

因此从综合性能评价，方案２为最优匹配方案。

参

考

文

献

　　为了对操稳性能有一个全面的评价，继续进行整车瞬态响应特性的仿真分析。在转向盘角阶跃输入试验中，横摆角速度响应时间、横摆角速度峰值响应时间、横摆角速度超调量、侧向加速度相应时间等参数用来表征车辆的转向盘角阶跃输入响应性能，如表５所示。

表５　稳态回转结果评价

目前状态

横摆角速度响应时间横摆角速度峰值响应时间

横摆角速度超调量

稳定时间

ＳＳ％Ｓ

０．３００．３５１３．８１．６０

方案１方案２０．３２０．３８１５．２１．８６

０．２８０．３２１４．２１．５８

［１］　孙建成．车辆行驶平顺性的预测及研究［Ｊ］．汽车研究与开

１９９８，（１）：２８－３２．发，

［２］　杜翔．基于虚拟样机的悬架参数化及匹配［Ｄ］．上海交通大

２００７．学，

［３］　董英娟．汽车平顺性仿真分析与悬架参数化［Ｄ］．重庆大

学，２００８．

檪檪檪檪檪檪檪檪檪檪檪檪檪檪檪檪檪檪檪檪檪檪檪檪檪檪檪檪檪檪檪檪檪檪檪檪檪檪檪檪檪檪檪檪檪檪（上接第１７页）在着优势企业不突出、布局单一、质量有待提高、国外专利的分布图，其中，中国关于电池正极材料的专利专利壁垒严重的问题。为实现新能源汽车动力电池比例相对最高，而日、美、韩关于电解质的专利比例最产业的健康可持续发展，建议企业加强专利信息分高。对中、日、美、韩四国正极材料专利进行分析，发析，积极规避专利风险，合理布局。在动力电池项目现中国专利主要以研究磷酸铁锂材料为主，而日本、的预研阶段，就充分研究国内外新能源汽车动力电美国、韩国主要以三元材料、锰酸锂材料为主。

四、结论及建议

得到目前新能源汽车锂离子动力电池的主要发展特点如下：

１．新能源汽车动力电池领域专利发展较快，其中中、日、美、韩申请量领先。日本企业整体优势明显，全球排名前十的企业中，八家是日本企业。

２．中国申请总量较多，自２００８年开始，中国年申请量名列全球第一。国内申请人申请量达国内申请总量的８０％，优势较为明显。国内专利申请人排名前十中，有６家为国内企业。

３．动力电池各技术分支中，专利主要集中在电池材料及工艺的研究上，在材料相关的专利中，中国更侧重电池正极材料的研究。

虽然目前我国动力电池专利申请量较多，但还存

［１］　张洪辉，石庆升．车用锂离子动力电池关键材料的研究［Ｊ］．电

源技术，２０１３，３７：８７７－８７９．

［２］　广东省战略性新兴产业－新能源汽车产业专利分析及预警报

告．２０１３．

［３］　兰凤崇，黄维军，陈吉清，等．新能源汽车产业专利分析综述

［Ｊ］．科技管理研究，２０１３，２１：１０４－１１９．

［４］　王金良，孟良荣．锂离子电池及关键材料知识产权分析［Ｊ］．电

池工业，２０１２，１７：３５－４０．

［５］　抄佩佩，万鑫铭，吴胜男，等．新能源汽车动力电池专利分析

Ｊ］．重庆理工大学学报，２０１３，２７：１８－２５．［

池的专利地图并对其进行分析，寻找各关键技术和国外专利布局的空白点，加快重点技术研发和专利布

从而避免专利问题所带来的潜在影响。通过对国内新能源汽车专利数量分类统计分析，局，

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考

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