中國粉體網訊 2010年后，借著鋰資源供應日漸緊張的“東風”，鈉離子電池研究重新得到了廣泛關注。本文通過中國專利信息中心和知網提供的專利檢索，從專利角度梳理鈉離子電池的專利申請，來對該領域的專利的時間分布、地域分布以及各關鍵技術的重點專利申請一窺究竟，以期對該領域的專利技術發展狀況以及專利審查提供參考。檢索對象限定在2021年10月之前公開的發明和實用新型專利申請，且僅檢索中文專利和英文的世界專利。
1.全球專利分布概況
鈉離子電池最早在20世紀70年代末與鋰離子電池同時受到關注。通過對中國國內的“鈉離子電池”以及世界范圍內“Sodium battery/cell”關鍵詞專利申請進行統計，結果如下。
1.1申請年度分布
圖1：世界鈉離子電池專利申請數量趨勢（截至2021年前）
基于專利的技術趨勢分析通常遵循四個連續的階段：i）前期（新興），ii）起飛（成長），iii）加速（成熟），最后 iv）穩定（飽和）。開發前階段的特點是年度專利數量呈指數增長，而成長階段的特點是專利數量下降，因為公司已經在對技術進行整合和商業化。
圖1反應了鈉離子電池專利申請量的年度變化。從圖中可以看出，鈉離子電池的研究起始于20世紀70年代。曲線在1990~2005之間有小高峰，這里的專利有相當一部分是由日本主要研究的鈉硫電池構成。鈉硫電池是一種高溫鈉離子電池，起步遠早于現在研究的室溫鈉離子電池，由上世紀90年代被日本科學家發明。在2010年以后，專利申請量開始上升，并自2012年起進入高速發展時期。這體現了2010年后鈉離子電池研究的興趣重燃。自2017年以來，鈉離子電池的年度專利數量呈下降趨勢，標志著進入增長階段。專利數量的這種下降歸因于研究的縮減，因為公司開始專注于商業化。
1.2申請地域分布
圖2：鈉離子電池專利申請來源國分析（截至2021年10月前）
申請來源國排名前三位的是中國、日本和美國。這反映出這些國家在該技術領域的技術實力狀況領先。其中，中國的專利申請量占比最大，占到了中英文專利總數的38%。可以看出中國企業和研究機構對鈉離子電池的研究十分重視。
2.中國專利概況
通過對中國國內的“鈉離子電池”關鍵詞專利申請進行統計，結果如下。
2.1申請年度分布
圖3：中國鈉離子電池專利申請數量趨勢（截至2021年前）
國內的“鈉離子電池”關鍵詞專利申請統計年度申請數量趨勢結果如圖3。與世界專利申請數量趨勢相比，中國的專利申請起步較晚，但上升迅速。與世界趨勢圖類似，在2010年以后，中國鈉離子電池專利申請量開始上升，并自2012年起進入高速發展時期。與世界專利申請趨勢類似，中國的鈉離子電池專利也在2017年后開始下降，標志著進入增長階段。可見盡管中國的鈉離子電池研究起步略晚，但并未落伍。
2.2申請人排名
對“鈉離子電池”專利檢索結果進行申請人排名分析，結果如圖4：
圖4：中國鈉離子電池申請人排名（截至2021年10月前）
由圖4可以看出，專利申請的前十名除了寧德時代一家公司外，其余均為高校或科學研究院所。陜西科技大學和中南大學掌握最多的鈉離子電池專利。這反映出目前鈉離子技術的發展程度還不夠成熟，離大規模市場應用還有一定的距離。
2.3關鍵技術分布
對“鈉離子電池”專利檢索結果進行二次檢索，分別檢索“正極材料”、“負極材料”和“電解質/電解液”，結果分布如下：
圖5：中國鈉離子電池各技術分支申請量分布（截至2021年10月前）
可以看出，鈉離子電池材料的研究重心還是更多在于正極和負極材料上。
2.3.1正極材料
對“正極材料”的檢索結果進一步二次檢索，檢索三種目前鈉離子電池常用的正極材料，結果如圖6：
圖6： 中國鈉離子電池正極材料專利申請量分布（截至2021年10月前）
可以看出三種正極材料的研究數量不相上下，在未來的一段時間內，這三種正極材料還將進行競爭。
2.3.2負極材料
對“負極材料”的檢索結果進一步二次檢索，檢索五種目前鈉離子電池的負極材料，結果如圖7：
圖7：中國鈉離子電池負極材料專利申請量分布（截至2021年10月前）
由圖可以看出，碳基的負極材料（如硬碳）是鈉離子電池研究的熱點。
2.3.3電解質
對“電解質/電解液”的檢索結果進一步二次檢索，檢索三種目前鈉離子電池常用的電解質，結果如圖8：
圖8：中國鈉離子電池電解質專利申請量分布（截至2021年10月前）
由圖8可見，有機電解液是鈉離子電池的電解液中的研究熱點，但是水系電解液的研究也占有一席之地。
3.國內重點企業專利分析
3.1寧德時代專利分析
寧德時代新能源科技股份有限公司是國內研究鈉離子電池的領頭企業之一。2021年7月29日，寧德時代成功舉行了首場線上發布會，董事長曾毓群博士發布了寧德時代的第一代鈉離子電池。通過在知網以關鍵詞“主題：鈉離子電池”and“申請人：寧德時代”搜索專利，一共找到35項專利，其中8項專利已經授權，授權公開與申請公開重復，實際專利27項，專利總體情況如下：
圖9：寧德時代鈉離子電池專利發表數量趨勢（截至2021年10月前）
可以看出，寧德時代自2018年開始，專利的發表數量是逐年增加的，這體現了鈉離子電池研究進展的速度在加快。
圖10：寧德時代鈉離子電池專利的關鍵詞共現網絡
由于關鍵詞之間聯系緊密，共現網絡圖排布較為密集。出現最多的前幾大關鍵詞為：容量保持率、倍率性能、正極活性材料、普魯士藍、放電容量、放電比容量、初始容量和壓實密度。可以看出寧德時代鈉離子電池具體研究的重心在于正極材料的普魯士藍類材料。
圖11：寧德時代鈉離子電池專利作者合作網絡
專利發明人情況如圖11所示，數量從多到少依次為梁成都、郭永勝、曾毓群、劉倩、蘇碩劍和王瑩等。董事長曾毓群博士發布的專利署名只有自己一人，所以在合作網絡上呈現出孤島狀。
3.2中科海鈉專利分析
中科海鈉科技有限責任公司是一家專注于鈉離子電池研發與生產的高新技術型企業。通過在知網以關鍵詞“主題：鈉離子電池”and“申請人：中科海鈉”搜索專利，一共找到22項專利，專利總體情況如下：
圖12：中科海鈉鈉離子電池專利發表數量趨勢（截至2021年10月前）
與寧德時代類似，自2018年開始，除了還未結束的2021年，中科海鈉鈉離子電池專利的發表數量也是逐年增加的。
圖13：中科海鈉鈉離子電池專利的關鍵詞共現網絡
出現最多的前幾大關鍵詞為負極材料、惰性氣氛、容量保持率、導電劑、表面包覆和電荷平衡。可以看出，與寧德時代不同，中科海鈉的研究重心在于鈉離子電池的負極材料。
圖14：中科海鈉鈉離子電池專利作者合作網絡
專利發明人情況如圖14所示，數量從多到少依次為胡勇勝、唐堃、戚興國、鞠學成和任瑜等。
4.總結
對于一項技術，要判斷其對未來產業的影響力，除了與自身的研究水平有關，還受市場、企業能力、政府政策以及其他因素的影響。但是對處于產業化初期的技術而言，專利指標能有效地反映其產業影響力。為了更深入地把握鈉離子電池技術未來產業影響力，將來可對鈉離子電池的各種技術的專利文獻分時段進行文本聚類，以判斷各種技術的技術障礙、應用領域變化、技術發展方向，進而把握其未來產業影響力。今后通過更深入的研究、專利指標獲取上的日益進步，將能夠更加全面且客觀地比較與分析各種鈉離子電池技術未來產業影響力。
參考來源：
1.中國專利信息中心
2.中國知網
3.鄭偉偉，鄧雋. 鈉離子電池專利技術分析
4.姜照華等. 基于專利指標的新興電化學儲能技術未來產業影響力比較
（中國粉體網編輯整理/波德）
注：圖片非商業用途，存在侵權請告知刪除
