全球气候变化是全人类共同面临的挑战，应对这一挑战，我国正致力于将能源体系从依赖化石燃料向新能源转型。2022年1月，国家发展改革委和国家能源局联合发布了《“十四五”新型储能发展实施方案》（发改能源〔2022〕209号）[1]，该方案强调了技术突破的重要性，旨在构建一个创新的新型储能体系。该方案鼓励开展关键技术的研发，加速创新成果的转化应用，并提升新型储能领域的创新能力。2024年2月，国家自然科学基金委员会发布《超越传统的电池体系重大研究计划2024年度项目指南》（国科金发计〔2024〕111号）[2]，鼓励创制颠覆性能量储存新体系，发展基于新的能质转化原理与能量赋存形式的储能器件，提出区别于基于传统能质转化机制的颠覆性电池储能新体系。该指南为我国下一代电池创新发展提供科学依据，同时对实现碳达峰、碳中和目标具有十分重要的战略意义。
颠覆性电池储能新体系包括同位素储能电池、量子储能电池、相变储能电池、智慧储能电池等非常规储能体系。本文对这四类颠覆性电池储能新体系的中国专利进行分析，以期对该领域的创新情况和技术发展提供参考。
通过制定检索式检索得到中国专利申请共1800件，其中发明专利申请1294件，实用新型专利506件。
图1显示了不同类型的颠覆性电池储能体系中国专利2004-2023年的公开趋势。在2007-2010年期间，同位素储能电池的专利公开量在所有颠覆性储能体系中位居首位，这表明同位素储能电池是最早得到广泛关注和发展的技术领域之一。
然而，在近十年的时间里，相变储能电池在专利公开数量和增长速度方面都明显超过了其他类型的储能体系。这可能与相变储能电池在能量密度、循环稳定性等方面的优势有关。与此同时，其他类型的颠覆性电池储能体系的专利公开量虽然相对较少，但增长速度也在稳步提升，显示出这些技术领域同样具有巨大的发展潜力。
图1 颠覆性电池储能体系中国专利申请公开量趋势(包括发明申请、实用新型)
在2004至2023年期间，中国公开的颠覆性电池储能体系专利申请人类型分布情况揭示了不同实体在该领域的活跃度（见图2）。尽管四类储能电池技术（同位素储能电池、量子储能电池、相变储能电池、智慧储能电池）尚未完全成熟，但各类申请人，包括企业、个人、大专院校和科研机构，都在积极参与专利布局，显示出对这些前沿技术的高度兴趣和投资。从总体趋势来看，企业与大专院校在颠覆性电池储能体系的专利申请中占据了主导地位，这反映了它们在推动技术创新和知识产权保护方面的重要作用。特别是同位素储能电池，由于其技术与国家安全紧密相关，科研机构在该领域的专利申请中占据了较大比例，这可能与国家对此类关键技术的战略性投入和监管有关。相比之下，个人申请人在四类储能电池的专利申请中所占的份额相对较小，这可能是由于个人在技术研发、资金支持和资源获取方面面临的限制，以及这些技术领域的高门槛所导致的。
图2 中国专利申请人类别分布情况(2004-2023）
对不同的颠覆性电池储能体系中国专利中有效专利主要申请人进行分析（见表1）。
表1 不同的颠覆性电池储能体系TOP5的企业和大专院校申请人
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储能体系 |
申请企业TOP5 |
申请大专院校TOP5 |
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同位素储能电池 |
中子高新技术产业发展(重庆)有限公司、溧阳市浙大产学研服务中心有限公司、深圳贝塔能量技术有限公司、上海紫电能源科技有限公司、无锡华普微电子有限公司 |
西安电子科技大学、长安大学、吉林大学、厦门大学、兰州大学 |
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量子储能电池 |
湖南共创光伏科技有限公司、刮拉技术有限公司、瑞德兴阳新能源技术有限公司、国网安徽省电力有限公司、安徽省国盛量子科技有限公司 |
陕西科技大学、北京工商大学、吉林大学、江苏大学、沈阳工程学院 |
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相变储能电池 |
国家电网、重庆辉腾光电有限公司、上海华篷防爆科技有限公司、中国电力科学研究院有限公司、华霆(合肥)动力技术有限公司 |
西南交通大学、哈尔滨工程大学、广东工业大学、浙江大学、东南大学 |
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智慧储能电池 |
深圳市大疆创新科技有限公司、哲弗智能系统(上海)有限公司、大城绿川(深圳)科技有限公司、广达电脑股份有限公司、福州游标卡尺网络科技有限公司 |
山东大学、上海交通大学、北京理工大学、哈尔滨工业大学、华中科技大学 |
对颠覆性电池储能体系中国专利各省市分布情况进行分析如图3所示，专利总量排名前十的省市依次是广东、江苏、北京、陕西、上海、四川、浙江、安徽、福建、湖北。其中广东、江苏、北京为第一梯队，这些省市不仅在专利总量上位居前列，而且在各类颠覆性电池储能技术的专利布局上也展现出均衡的发展态势，每一类电池技术的专利数量均在全国中占据显著位置。第二梯队为陕西、上海、四川，这三个省市的专利总量同样可观，但在不同类型电池技术的专利分布上存在一定的不均衡性。特别是陕西省，在同位素储能电池领域的专利数量位居全国之首，而在其他类型的电池储能技术方面的专利数量则相对较少。第三梯队为浙江、安徽、福建、湖北，这些省市的专利总量相对较少，并且在各类颠覆性电池储能技术的专利申请上也没有特别突出的表现。
图3 中国专利各省市分布情况(2004-2023）
综合分析表明，相变储能电池在颠覆性电池储能体系中展现出强劲的发展势头，其专利布局的增长速度尤为显著。企业和高校是该领域专利申请的主力军。在地域分布上，广东、江苏、北京三个省市在颠覆性电池储能体系专利布局量上占据了领先地位。
（撰稿人：深圳大学知识产权信息服务中心 刘老师、庞老师、实习生：刘佳鑫）
[1] 中华人民共和国家发展改革委.关于印发《“十四五”新型储能发展实施方案》的通知.[EB/OL].[2022-03-22].[2024-04-03]https://www.gov.cn/zhengce/zhengceku/2022-03/22/content_5680417.htm
[2] 国家自然科学基金委员会.关于发布超越传统的电池体系重大研究计划2024年度项目指南的通告.[EB/OL].[2024-02-27].[2024-04-03]https://www.gov.cn/zhengce/zhengceku/2022-03/22/content_5680417.htm