一门制造技术的重要性是什么(基于专利视角的新型储能技术创新发展态势分析)

作为新兴产业，新型储能技术不仅具有重要的战略地位，且发展迅猛，是世界上主要国家争先布局的重点区域，因此有必要对其技术创新发展态势展开深入分析，在获取新型储能技术的发展趋势、地域分布、主要专利权人和技术布局等基本信息的基础上，使用数智驱动的技术挖掘前沿方法识别该领域的主要子技术及其发展方向，以期全面了解新型储能的技术发展脉络并对未来技术走向进行研判和预测，以支持国家科技发展战略决策，为行业、企业的技术路线选择提供更多事实依据。

本文使用笔者于2022年所提的语义主路径分析法。该方法在保留了传统主路径分析法识别知识发展路径的强大能力的同时，解决了原方法在识别结果多样性和主题一致性上的不足，是一种高度自动化且能够在抽取涵盖不同子领域知识发展脉络的全面方法，具体方法框架如图1所示。

02数据介绍

根据储能方式的不同，新型储能技术可划分为物理储能、化学储能、电磁储能和其他储能四种类型。一直以来，储能技术术语的表达方式众多且容易引起混淆，各类储能的中英文术语表达形式如表1所示。

表1新型储能相关中英文术语

专利数据库选用智慧芽专利检索系统，检索式中对标题/摘要/权利要求字段采用表1的中英文术语，并在电磁储能上使用H01G11和H02J7的IPC分类号加以限制，同时将专利申请日限制在2013年1月1日至2023年1月10日。检索结果中包括物理储能专利10,711条、化学储能专利17,203条、电磁储能专利23,555条和其他储能专利9,491条，全部专利条数为59,417，检索日期为2023年1月10日。

03基本统计

①新型储能专利增长趋势

②新型储能专利受理局排名

③新型储能主要专利权人分析

表2新型储能前10位专利权人及技术领域分布

04语义主路径分析

本文目标网络的规模较大，共包含节点177,817个、源点71,750个，经候选路径搜索后获得71,750条对应的候选路径。这些候选路径所包含的节点数量范围在2~2,248，其中包含60个节点以上的候选路径为2,690条，占据全部候选路径的3.7%，分布极为稀疏，将其排除后按照节点数量绘制的候选路径分布如图4所示。从中可见，自节点数从3开始候选路径的数量逐步升高，在节点数为7时候选路径数量达到最多(8,448条)，之后逐渐下降呈现长尾分布。

使用Chen等所使用的密度峰值聚类方法(DensityPeakClusteringAlgorithm)进行技术子领域的划分，结果如图6(a)所示，从中可见在新型储能领域各个子领域之间区分较为明显。在查找到每个子技术领域中拓扑权重最大候选路径后，我们即获取每个子技术领域对应的主路径。这些主路径在候选路径聚类图中的位置如图6(b)所示，将这些主路径展开后，其结构如图7所示，而各条路径的信息详情见表3，彩色图片详见https://awesome-patent-mining.github.io/energyStorage-paper/。

表3各子技术领域中主路径的相关信息

路径编号

路径长度

遍历权重

路径主题

1

5

0.356

医疗器械中的电池系统和充电技术

2

12

0.113

用于储能设备制造的化学电池碳复合材料

3

8

0.002

包含碳材料的超级电容器制备方法

4

8

0.0006

电池系统设计和部件制造技术

5

7

0.0003

基于钴酸材料(钴酸镍、钴酸锌等)的电池材料制备方法

在前面对新型储能各个子领域技术发展脉络分析的基础上，本研究将候选路径的拓扑权重划分到不同数值区间，进而用不同形状、颜色的散点将处于不同区间的候选路径表示出来如图8(a)所示，由于拓扑权重反映了路径在引文网络中知识流量大小，因此可以作为该路径所包含技术重要性和影响力的测度指标。从图8(a)中不难看出，新型储能领域中最重要和有影响力的技术为医疗器械中的电池系统和充电技术；相比之下，电池复合材料的设计和生产技术、电池结构的设计和部件制造技术的重要性和影响力逐渐降低。

由于专利引用的国别偏好，即来自某专利权人所属国别的专利倾向于引用来自同一国家的其他专利，该现象导致同一候选路径上的大多数专利来自同一国别。因此我们对候选路径的所属国别进行梳理并形成技术所属国别分布图，如图8(b)所示。从中不难看到，在新型储能领域中中国和美国占据绝对优势，但这两个国家在技术布局上存在明显差别，美国占据了新型储能技术创新的核心位置，其技术分布覆盖医疗器械中的电池系统和充电技术、电池复合材料的设计和生产技术。相比之下，虽然中国专利的数量更多、布局范围更广，但其所在领域的重要性显著低于美国，这显示出中国专利的质量、价值和美国相比仍有一定差距，虽然美国在专利数量上不到中国的一半，但这并不妨碍它在新型储能领域拥有稳固的核心技术和雄厚的技术储备。

05总结与前瞻

近些年来新型储能技术迎来了快速发展，相关专利的公开数量增长迅速，新型储能技术的研究热点集中在电池结构设计和电池原材料(包括电解质、电极材料、电容材料等)的研发上。技术发展过程中存在显著的技术溢出现象，即医疗器械制造商是电池设计与制造的重要研发力量，而这些电池设计、制造技术又因为其基础性和通用性而外溢到其他行业领域，比如新型储能领域。我国在新型储能领域的专利数量众多，在世界范围内排名第一，美国排名第二，但通过语义主路径分析，本文发现中美两国在技术研发上各具特色，美国在医疗器械中的电池系统和充电技术、电池系统设计和部件制造技术以及化学电池碳复合材料等技术方向上深耕多年、实力雄厚，而中国在新型储能的基于钴酸的电池材料制备方法领域发力，以求弯道超车，同时中国专利权人立足于电池材料制备技术，寻求在新型储能产业链的上游取得突破，比如从主路径三中，中国专利权人逐渐接替美国专利权人产出具有里程碑意义的专利，从而占据该技术方向的重要位置。

转自丨科情智库

作者丨桂婕陈亮余池

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