針對目前國內(nèi)主流動力電池企業(yè)的專利分析報告
近幾年來，隨著電動汽車行業(yè)的火爆，動力電池作為電動汽車上面最為關(guān)鍵、成本也最高的零部件受到了行業(yè)內(nèi)外的廣泛關(guān)注，動力電池企業(yè)也因此從幕后慢慢轉(zhuǎn)到了前臺。筆者最近從公開的專利平臺對國內(nèi)幾家主流電池廠商的近10年（2008-2017年）的專利申報情況進行了分析，以從側(cè)面分析各家電池廠的研發(fā)實力。
1、 專利申報數(shù)量對比
從數(shù)據(jù)對比可以看出，比亞迪作為國內(nèi)電池行業(yè)的領(lǐng)導(dǎo)者，前幾年專利申報一直保持在高位，遠(yuǎn)遠(yuǎn)領(lǐng)先其他幾家企業(yè)。但近兩年，電池相關(guān)的專利申報數(shù)量大幅下滑，這說明比亞迪公司內(nèi)部戰(zhàn)略可能發(fā)生了變化，動力電池領(lǐng)域技術(shù)投入力度不大。
而電池領(lǐng)域的后起之秀——寧德時代，雖然從2012年開始才有專利開始申報，但申報數(shù)量逐年呈倍數(shù)增長。在2016年專利申報數(shù)達(dá)到了460，超過了其他幾家電池企業(yè)。而國軒高科、沃特瑪在專利申報方面也緊隨其后，2016年的專利數(shù)量都在450左右。其專利實力與其市場規(guī)模基本匹配。
天津力神在2012年之前在專利申報方面一直處于領(lǐng)先地位，但是2012年后進入快速下降同道。直到2016年贏來了一個小高峰，可能是加大了汽車電池的研發(fā)投入。
而鋰電池的另一家老牌企業(yè)——比克，則表現(xiàn)得沒那么搶眼，電池相關(guān)的專利申報數(shù)量一直處于低位。
2、 不同專利類型對比分析
從不同專利類型來看，比克的專利質(zhì)量最高，63%是發(fā)明專利。但是這些發(fā)明專利都集中在2011年之前，可能主要是針對消費電子領(lǐng)域的小電池研發(fā)。比亞迪的專利無論是在數(shù)量上還是質(zhì)量上都處于領(lǐng)先地位。寧德時代的發(fā)明專利的比例在41%左右，實用新型專利比例稍高，這說明寧德時代最近幾年電池處于大規(guī)模商業(yè)化時期，在結(jié)構(gòu)改進、工藝改進方面下了很大功夫。
特別需要指出的是國軒高科，在專利數(shù)量一定的情況下，發(fā)明專利的比例達(dá)到了56%。僅2016年的發(fā)明專利就達(dá)到了249件，占了其所有發(fā)明專利的一半左右。這說明國軒高科可能在動力電池的材料方面投入了大量的研發(fā)資源，這些在技術(shù)研發(fā)方面的投入后續(xù)會在產(chǎn)品、市場上得到體現(xiàn)，大家可以持續(xù)關(guān)注。
3、 專利申請人分析
從這些公司的檢索情況來看，大部分公司的技術(shù)都是母公司主導(dǎo)，但其它分公司或子公司也會有相應(yīng)技術(shù)專利的申請只有沃特瑪全部是由深圳沃特瑪電池有限公司申請。
同時，我們也注意到，寧德時代與國軒高科都有和外面的高校機構(gòu)聯(lián)合進行技術(shù)開發(fā)，并申請相應(yīng)的技術(shù)專利。比如，寧德時代就與清華大學(xué)、北航進行了相應(yīng)的合作，國軒高科與中科大進行了合作。這種產(chǎn)學(xué)研開放合作的模式，也可能是這些后起之秀脫穎而出的原因之一。
通過對這些專利研究發(fā)現(xiàn)，國軒在新能源汽車的三電領(lǐng)域（電池、電機、電控）都有布局，而且在動力電池產(chǎn)業(yè)鏈的布局也非常全面，從上游的原材料（正極、負(fù)極、隔膜）到電池單體/模組/Pack和BMS，再到下游的電池回收等等。同時，還開發(fā)了服務(wù)于新能源車企的新能源車遠(yuǎn)程監(jiān)控系統(tǒng)。如此為強大的研發(fā)投入和產(chǎn)業(yè)鏈布局會讓國軒高科在這波新能源產(chǎn)業(yè)化浪潮中成為最大的受益者之一。
為了更全面的分析，我們在專利檢索詞里面去掉了電池這個關(guān)鍵詞，只設(shè)定了“專利申請人-國軒高科 + 申請時間- 2016”檢索條件，最后共檢索出來555篇專利。其中發(fā)明專利292件，實用新型專利176件，外觀設(shè)計專利87件。
1、 外觀設(shè)計專利分析
國軒高科的外觀設(shè)計專利的數(shù)量和比例都比其他幾家高的多，其外觀專利主要分為三類：1、電動汽車用電池箱；2、電動汽車高壓配電盒；3、新能源汽車遠(yuǎn)程監(jiān)控系統(tǒng)界面。從其專利的申報中我們可以發(fā)現(xiàn)，國軒高科的電池應(yīng)用在了中巴、大巴以及電動乘用車和微型電動車領(lǐng)域。
大巴電池箱
中巴電池箱
微型電動車電池箱
電動乘用車電池箱
2、 實用新型專利分析
實用新型專利主要集中在工裝設(shè)備和電池結(jié)構(gòu)，因為時間關(guān)系，不做深入的分析。
3、 發(fā)明專利分析
國軒高科2016年申報的所有發(fā)明專利可以分成兩個大類：一類是跟動力電池研發(fā)、生產(chǎn)相關(guān)的專利，一類是動力電池回收相關(guān)的專利。
跟電池研發(fā)、生產(chǎn)相關(guān)的發(fā)明專利中，又可以分成材料、工藝、結(jié)構(gòu)、工裝設(shè)備、檢測方法等幾大類，其中材料專利的數(shù)量最多，這與筆者當(dāng)初猜測有大量材料相關(guān)的專利是吻合的。
但出人意料的是，工裝設(shè)備的專利數(shù)量僅在材料專利之后，這說明國軒高科內(nèi)部有龐大的設(shè)備開發(fā)團隊。
工藝專利中，多次出現(xiàn)了疊片卷繞式電池的制作方法來提高電芯的生產(chǎn)速度和質(zhì)量。這說明國軒的動力電池可能以方形為主，這種工藝相比圓柱卷繞式電芯的制作在自動化程度和效率方面確實存在一定的差距。另外，國軒還申請了少量固態(tài)電池相關(guān)的制備專利，說明國軒的研發(fā)團隊在固態(tài)電池等前瞻技術(shù)領(lǐng)域也有一定的投入。
結(jié)構(gòu)專利中，主要是兩大類：一類是改善三元電池安全性能的蓋板設(shè)計，另一類是跟動力電池散熱或加熱相關(guān)的專利。
有意思的是，在國軒的所有發(fā)明專利里面，出現(xiàn)了三篇電機相關(guān)的專利。可見除了動力電池，在電機電控領(lǐng)域，國軒高科也有涉及。
筆者對所有的材料發(fā)明專利進行了分析和分類，發(fā)現(xiàn)其中正極材料的專利最多，有42篇。其次是隔膜專利，共14篇。負(fù)極材料相關(guān)專利12篇。而電解液只有4篇。另外還有少量的溶劑、導(dǎo)電劑、集流體、石墨烯等專利。從中我們可以發(fā)現(xiàn)，國軒在材料的自主研發(fā)方面主要布局在正極、負(fù)極和隔膜。
具體到正極材料的布局，國軒高科重點布局磷酸鐵鋰、磷酸錳鐵鋰、三元材料。同時筆者發(fā)現(xiàn)多篇四元正極材料專利（鎳鈷鎂鈦/鎳鈷鋁鈦），比三元再多一元，是不是性能可以更上一個臺階，不知道何時可以商業(yè)化應(yīng)用，后續(xù)我們會繼續(xù)跟蹤。
在負(fù)極材料方面，國軒重點布局硅基負(fù)極和釩酸鋰材料。
在隔膜方面，國軒重點布局陶瓷隔膜。
通過檢索2016年寧德時代申請的所有專利，發(fā)現(xiàn)中國申請專利553件，同時還有國際申請專利6件。而在國內(nèi)申請的專利中，發(fā)明專利188件，實用新型專利349件，外觀專利10件，這與上一期中國軒高科發(fā)明專利和外觀設(shè)計專利偏多的情況有很大的不一樣。
1、 外觀設(shè)計專利分析
寧德時代申報的外觀專利僅10篇，雖然數(shù)量很少，但是也可以發(fā)現(xiàn)一些有價值的內(nèi)容。 比如有兩款不同形狀的電池包，我們推測應(yīng)該分別應(yīng)用于PHEV和EV車型。同時，除了汽車動力電池之外，寧德時代在儲能電池領(lǐng)域也有很多布局，從設(shè)計專利里面我們就發(fā)現(xiàn)了應(yīng)用于儲能的充電站和充電柜。
T型動力的電池包（推測應(yīng)用于PHEV車型）
土字形動力電池包（推測應(yīng)用于EV車型）
以下是寧德時代儲能系統(tǒng)專利圖，可以以實現(xiàn)電網(wǎng)的移峰填谷和調(diào)峰調(diào)頻等功能，還可以給電動車充電
2、 實用新型專利分析
寧德時代2016年申請的實用新型專利主要集中在結(jié)構(gòu)和工裝設(shè)備方面，其中結(jié)構(gòu)專利占62%。
我們對結(jié)構(gòu)專利進行了進一步的研究，發(fā)現(xiàn)其中單體相關(guān)的結(jié)構(gòu)專利最多，其中以頂蓋結(jié)構(gòu)專利為主。其次是模組相關(guān)的專利，pack相關(guān)的結(jié)構(gòu)專利緊隨其后。這表明寧德時代單體、模組和pack方面的研究都比較重視。
從內(nèi)容來看，我們發(fā)現(xiàn)結(jié)構(gòu)專利主要集中在以下幾個方面：1、通過優(yōu)化結(jié)構(gòu)來提升電池的安全性能，比如防短路、過充安全等；2、通過優(yōu)化結(jié)構(gòu)來提升電池的高低溫性能以及循環(huán)壽命；3、通過優(yōu)化結(jié)構(gòu)和工藝來提高電池的能量密度
3、 發(fā)明專利分析
不同于國軒高科大量材料相關(guān)的發(fā)明專利，寧德時代的發(fā)明專利也以結(jié)構(gòu)類專利居多。這表明寧德時代2016年的重點可能不在于新材料體系的開發(fā)，而在于產(chǎn)品的量產(chǎn)，以及更多衍生產(chǎn)品的開發(fā)。通過修改結(jié)果或者工藝，快速開發(fā)出更多不同型號的產(chǎn)品。
2016年寧德時代申請的材料相關(guān)發(fā)明專利共38篇。四大主材中，電解液專利最多，有22篇。而正極材料只有3篇，負(fù)極專利數(shù)量為零。這表示寧德時代的重心還是在產(chǎn)品方面，而在產(chǎn)業(yè)鏈的上游-材料領(lǐng)域暫無布局，以外購為主。未來隨著電池高能量密度化的趨勢越來越明顯，不知道寧德時代電池材料完全外購的模式是否為限制其開發(fā)進程。
