通過對中國發(fā)明專利數(shù)據(jù)進行挖掘和計量分析，總結了鋰離子電池負極材料的專利申請情況、行業(yè)發(fā)展現(xiàn)狀、地域分布及重點創(chuàng)新主體的專利技術布局。結果表明，鋰離子電池負極材料經過幾年的持續(xù)增長后，專利申請趨勢放緩。通過對專利進行地域分析，了解到中國本土申請人和日本申請人申請了大量的專利；國內申請人主要集中在廣東、上海、北京及浙江。通過分析一些重點企業(yè)申請的專利技術布局可以了解目前市場上的負極材料技術熱點。

隨著便攜式電子設備和電動汽車的高速發(fā)展，人們對高能量、長壽命和高功率鋰離子電池的需求不斷增加，而負極材料作為鋰離子電池重要組成部分，直接制約著鋰離子電池的電化學性能。目前，市場上普遍應用的負極材料主要為碳材料，然而，碳材料的理論比容量僅為372mAh/g，已遠遠不能滿足實際的應用需求。開發(fā)新的高容量鋰離子電池負極材料顯得極為迫切和重要。隨著市場需求的變化，負極材料的科研投入也在不斷加大，市場份額逐步在全球范圍內改變和擴大。

鋰離子電池負極材料主要包括碳材料、合金化金屬材料、金屬氧化物及以上材料的復合物等材料。當前開發(fā)和使用的碳負極材料主要有石墨、軟碳、硬碳；合金化金屬材料主要指Si，Sn、Bi、Al等金屬，此類材料的理論比容量一般在1000mAh/g以上，具有較大的應用潛力；常見的金屬氧化物負極材料有Fe2O3、SnO2及Co3O4等。但是目前商業(yè)化生產的負極材料僅有碳材料，原因在于碳材料結構穩(wěn)定、電化學性能優(yōu)、價格低廉、安全性高。

科研的投入固然重要，然而對鋰離子電池負極材料的發(fā)展大局的掌握更為迫切。只有了解市場的發(fā)展狀況及技術成熟度，才能把握方向，抓住發(fā)展機遇。本文從鋰離子電池負極材料中國發(fā)明專利入手，通過對專利申請趨勢、專利技術布局、重點申請人等指標來分析負極材料的發(fā)展情況、專利的技術分布概況及申請人的科研實力等，為公司后續(xù)發(fā)展及科研投入提供信息支持和參考。

專利檢索數(shù)據(jù)庫

本文采用的鋰離子電池負極材料技術專利分析數(shù)據(jù)來源于中國國家知識產權局的ISTIC專利分析數(shù)據(jù)庫，利用主題詞檢索方法，采集1985年09月至2014年09月相關發(fā)明專利樣本，經過計算機檢索和人工篩選，得到1353項檢索結果，將其作為本次專利分析的基本數(shù)據(jù)。通過構建專利申請趨勢、重點申請人等信息指標對專利信息進行分析。數(shù)據(jù)檢索日期2015年01月。由于中國發(fā)明專利申請公布一般是在申請日后18個月，所以2013年和2014年申請的專利數(shù)據(jù)僅作參考。

專利技術發(fā)展趨勢

鋰離子電池自1992年經日本Sony公司商業(yè)化后便開始迅速發(fā)展。2000年以前，世界上的鋰離子電池產業(yè)基本掌握在日本手里。近年來，隨著中國和韓國工業(yè)技術的崛起，日本一枝獨秀的局面逐漸被打破。

2003年之前，專利申請及公開數(shù)量增長緩慢，此階段日本獨占整個鋰離子電池市場，中國在該領域的技術處于起步期。2003年以后，鋰離子電池負極材料的專利申請量不斷增多，這是由中國鋰離子電池市場份額提升、大眾需求擴大及國內科研投入力度加大所帶動的。2009年被認為是分水嶺，從這一年開始，負極材料專利申請及公開數(shù)量得到大幅增長，這與電池行業(yè)的發(fā)展息息相關。2009年起，智能手機和電動汽車得到了不斷推廣，它們對電池的容量要求更高，而市場上的負極材料不能滿足需求，促使負極材料的科研投入加大，專利申請量達到一個巔峰。發(fā)展至2012年時，智能手機進入相對平穩(wěn)的發(fā)展階段，加上經過前四年的技術儲備，負極材料的專利數(shù)量已達新高，技術普及明顯。2013年以后，專利申請及公開數(shù)量發(fā)展平緩，到2014年可能會出現(xiàn)下降的趨勢，此時，技術瓶頸成為大的制約，亟需創(chuàng)新突破。

國家和地區(qū)競爭分析

專利申請國家分布

專利申請量在一定程度上反映出各個國家對該領域的戰(zhàn)略部署及技術水平。在中國，該領域申請量較大的國家為中國和日本，符合目前的市場情況，兩國申請量約占總申請量的98%，表明中國和日本的研發(fā)實力較強，且該領域技術集中程度高。另外，也說明日本重視我國國內市場，注重技術保護。

我國各省份專利分布

專利申請量較高的省份集中在廣東、北京、上海、浙江，占總申請量的56%。負極材料專利申請量較高的省份，其共同之處在于它們都是電池生產企業(yè)和名校的聚集地。廣東省內有眾多鋰離子電池負極材料生產商，如貝特瑞、比亞迪、東莞新能源、比克電池等，這類企業(yè)的存在大大提高了廣東省在該領域的專利申請量。北京匯聚了科研能力較為突出的知名高校，如目前清華大學和北京科技大學在此領域的專利申請量已分別達到31件和30件。上海市僅復旦大學的專利申請量就已達到31件，浙江省情況與其類似，浙江大學的申請量達60件，同時上海和浙江還有多數(shù)企業(yè)參與鋰離子電池負極材料的研發(fā)，申請了大量專利。

重點專利權人技術競爭分析

重點高等院校專利權人分析

按照專利申請情況，重點高等院校可以被分為3個梯隊：60件專利的浙江大學、申請量30件左右以及申請量小于20件的大學。

目前各大高校的研究重點都集中在材料的改性方面，包括對材料形貌及組成的控制等。而鋰離子電池負極材料廣泛應用的仍然是碳材料，但是碳材料理論比容量較低，限制了它的進一步應用。金屬氧化物及硅類材料具備高的理論比容量，電導率卻較低。近來的研究熱點為制備金屬氧化物或硅材料與碳材料的復合材料，使得復合材料既具備金屬氧化物或硅材料的高比容量，同時又具備碳材料的高導電性。研究各個高等院校申請的專利，近幾年申請的專利材料主要為各類金屬氧化物與石墨烯的復合材料。硅材料是這兩年新興的負極材料，目前還處于研究的初期，各個高校也都開始關注并研究硅類材料，目前已出現(xiàn)了一些硅類負極材料的專利。當前硅類負極材料已是研究的一大熱點，將來也必將是鋰離子電池負極材料專利申請的熱點之一。

重點企業(yè)專利人分析

對企業(yè)專利申請人進行分析，得到國內排名前十的重點企業(yè)專利申請情況。專利申請量排名前三的企業(yè)分別為上海杉杉科技、深圳貝特瑞及比亞迪。上海杉杉科技擁有負極的中間相炭微球技術，且該技術已延伸并生產出一系列產品。結合各個公司的市場情況及專利申請量可知，只有掌握了關鍵技術，才能進一步鞏固企業(yè)的市場地位。深圳貝特瑞是國內鋰電池碳負極材料標準制定者，其市場占有率達80%，處于鋰離子電池負極材料的研發(fā)前沿，代表著石墨深加工的方向，推出了一系列高容量負極材料。

此外，對比排名前10的重點高校和企業(yè)的專利申請數(shù)量，發(fā)現(xiàn)高校的申請量普遍大于企業(yè)。雖然當前市場上負極材料的生產商不計其數(shù)，然而高校仍舊是鋰離子電池負極材料的科研主力，未來通過高校的科技創(chuàng)新，必能突破當前鋰離子電池發(fā)展的瓶頸。

對排名前三的企業(yè)專利申請方向進行了分析，進而了解三大企業(yè)的專利技術布局及技術側重點，三大公司的研發(fā)重點基本一致，主要集中在碳材料、復合金屬氧化物及錫/硅類復合材料，碳材料類及錫/硅類復合材料的研究成果要遠遠大于復合金屬氧化物。

專利申請量的分布在一定程度上反映出各個公司的技術布局，三大公司都比較重視碳材料及錫/硅類復合材料的研發(fā)，碳材料的研發(fā)成果更多，原因在于碳材料還是當前商業(yè)化負極的主流材料，短期內難以被其他負極材料取代，企業(yè)只有不斷在碳材料方面投入研究，優(yōu)化碳材料性能，才能保證企業(yè)在市場中的地位屹立不倒。錫/硅類復合材料是當前的研究熱點，也是有潛力替代碳材料的新一代負極材料，各個企業(yè)在此方面的投入相當于是在搶占未來市場。

結語

通過檢索和分析鋰離子電池負極材料的中國發(fā)明專利數(shù)據(jù)，得出鋰離子電池負極材料的技術發(fā)展趨勢及市場競爭情況。分析表明：

經過幾年的持續(xù)增長，當前專利申請趨勢放緩；

不同國家在我國的戰(zhàn)略技術布局不同，其中，日本為重視我國國內市場及技術保護；

國內負極材料生產技術集中程度高，主要集中在廣東、北京、上海、浙江四省市；

高校和企業(yè)在負極材料領域投入了大量研發(fā)精力，并取得了較大進展，其中高

校浙江大學已申請專利60件，企業(yè)上海杉杉科技有限公司申請專利45件；

企業(yè)和高校的研發(fā)側重點不同，這是由兩者的目標導向不同造成的。

日后，隨著電動汽車等消費品的不斷推廣，市場會對鋰離子電池提出了更高的挑戰(zhàn)，而鋰離子電池負極材料的性能對于整個電池容量的發(fā)揮起著至關重要的作用，只有實現(xiàn)負極材料的容量突破，才能真正意義上解決當前鋰離子電池的問題。經過專利分析也可以看出，關鍵技術的掌握與企業(yè)市場地位息息相關，新公司若想取得發(fā)展，必須得從技術入手，掌握關鍵技術才能掌控市場。