燃料电池双极板技术专利分析

赵晔1

（1国家知识产权局专利局专利审查协作江苏中心，江苏，苏州）

目前，双极板是燃料电池的重要组成部件之一，其好坏和成本高低都有很大的影响，也是燃料电池商业化必须解决的问题之一，双极板作为燃料电池的关键组件之一，占据燃料电池电堆重量的80%和成本的45%，其主要作用是分配反应物气体、输运反应物产物、收集并传导电流、支撑膜电极、传递多余热量等。本文主要分析了全球燃料电池双极板的申请趋势、地区布局、申请人排名等，了解全球燃料电池双极板的发展历程和技术发展路线，帮助企业了解燃料电池双极板在整个燃料电池申请中的位置，对今后更好的致力于燃料电池双极板的研究提供数据参考，进一步促进双极板的轻量化和耐腐性，从而进一步提高燃料电池的性能，并且获得更好的专利布局。

关键词： 燃料电池 双极板 材料 结构 专利

一、全球燃料电池双极板专利申请趋势分析

图1为涉及本报告燃料电池双极板相关技术主题的全球专利申请量趋势图，大体可以分为以下阶段：

（1）缓慢增长期（1997年之前）

2000年之前的这一时期，全球燃料电池双极板的专利申请量处于缓慢增长阶段，年度申请量较低，且每年申请量变化不大，基本都维持在200项以下，属于缓慢增长阶段。

（2）快速增长期（1998-2006年）

在2000年左右是全球第一波燃料电池汽车研发热潮，此阶段内，燃料电池技术方面的布局愈加广泛且申请量快速增加，从1998年的1288件快速增加到2006年的6713件，属于快速增长阶段，这也是燃料电池技术在全世界范围内处于活跃阶段。

（3）平稳期（2007年-至今）

2007年之后，尤其是2008年以后的申请量相对于2005、2006年有明显的降低，这可能与2008年的金融危机和业内对氢燃料电池商业化的质疑有关，另一方面，燃料电池作为新型绿色能源，其发展受限于技术，在这一阶段，燃料电池技术处在技术发展的瓶颈期。此阶段，燃料电池方面的专利申请量增长速度相对于上一个阶段明显放缓，但是每年的申请量仍比较大，属于平稳期，2019以后的部分申请还未公开，基于目前的申请趋势不能确定2019年之后燃料电池相关技术的发展状况。基于各个国家对于燃料电池汽车的大力辅佐和政策要求，关于燃料电池双极板的专利申请量也必然处于较高阶段。

而在双极板的技术分支中，双极板结构的专利申请占比70%，材料方面的专利申请占比30%，说明双极板结构对燃料电池性能的提升具有更多的发展潜力，申请人更愿意致力于双极板结构的改性和研究。二、锂硫电池负极材料

在锂硫电池体系中,单质硫基正极材料对应的负极为金属锂。在锂硫电池的循环过程中，金属锂的溶解沉积导致电极表面粗糙度上升，同时电解液中溶解的聚硫离子与锂负极发生副反应，因此锂负极的保护是解决锂硫电池循环性能差的重要途径。目前，负极保护主要有以下4种途径，分别为：对金属锂进行包覆、电解质中加入添加剂、利用锂合金材料、预钝化等。

图1 全球燃料电池双极板专利申请趋势

二、全球燃料电池专利申请人分析

申请人作为专利申请的主体，主要包括公司、科研机构和个人，同时，不同类型的申请人之间可能存在合作关系，从而共同进行专利申请。图3-6为燃料电池双极板技术领域申请人类型分析图。从图中可以看出，申请人除公司、科研机构和个人三种情况外，还包括公司和科研机构之间合作申请专利的情况。在上述四种情况中，公司类型的申请人申请量最多，占比83.83%。科研机构次之，占比9.77%。公司和科研机构之间合作申请的专利数量为762项，虽然占比不多，但是体现了产学研结合，申请人之间优势互补，联合研发的趋势。而个人类型申请人申请量最少，为234项，占比仅1.50%，这与各个技术领域的申请人类型分布一致，也体现了申请人的科研能力、经济实力和专利布局能力。

三、申请人活跃度指数分析

图2为燃料电池技术领域全球专利申请量前十位申请人的申请状况图。从图中可以看出，燃料电池技术领域全球排名前十位的申请人主要集中在日本和韩国，其中，日本申请人占据8席，申请人具体包括：丰田、本田、日产、松下、通用、三菱、日立、富士和三星，而韩国申请人仅占据2席。从申请量来看，全球燃料电池专利申请量前7位的申请人均属于日本，而韩国的现代和三星分别位于第8位和第10位，进一步说明日本在燃料电池双极板技术领域具有绝对的整体优势。且从图3-7可以看出，申请人类型均为公司，这与图3-6中公司申请人类型最多的结果一致。燃料电池技术领域全球排名前十位的申请人中不包括中国申请人，这说明虽然中国在燃料电池双极板方面的位势逐渐清晰，但是我国燃料电池双极板产业与全球领先国家相比依然存在着不小的差距。

图2全球重点申请人专利申请情况

从前十位申请人的活跃度指数（2016-2018年平均申请量与近十年2009-2018年平均申请量百分比）可以看出，活跃度最高的是现代，其活跃度指数为

2.31，并且注意到，前十位中两家韩国企业中的一家，虽然其申请量并不大，但是可以看出其这几年相当活跃，其次是丰田、本田、通用、日产，这几家是活跃度大于1的企业，显示这些企业在近几年专利申请呈现扩张趋势。活跃度1以下的企业中，较高的是松下，活跃度指数为0.74，日本企业中，三菱企业活跃度指数为0.48，富士企业活跃度指数为0.4，日立企业活跃度指数为0.34，日本的这几家企业活跃度指数较低，韩国企业中，三星的活跃度指数仅为0.4。总体而言，全球燃料电池双极板技术的研发活跃度相对较高，主要原因之一在于燃料电池汽车的快速发展促使燃料电池的需求持续增加。

四、总结

虽然我国的燃料电池技术相对于全球领先国家依然存在着不小的差距，但是发展速度迅猛，也不缺乏重要的技术研发团队，燃料电池技术也必然会向产业链下游应用领域扩展，我国申请人应该提高专利保护意识，学习和借鉴国外优秀企业的专利申请和保护策略，注意自身专利的挖掘和优化组合，形成一定量的专利组合，提前对海外潜在市场国家和地区进行专利布局。