全钒液流电池技术专利分析报告
Patent analysis report on the technologies of vanadium
redox flow battery
中国科学院过程工程研究所
多相复杂系统国家重点实验室
2015年12月
VRB技术专利分析报告 中国科学院过程工程研究所
前 言
当前，在面对化石能源紧缺和日益枯竭、全球气候变化的现实威胁下，发展清洁的可再生能源已经成为人类的共识。被寄予厚望的风能、太阳能用于规模化发电，已呈现出明显的综合环境效益优势。
风能、太阳能等可再生能源发电受昼夜更替、气候变化等客观因素影响，其输出电力具有不连续、不稳定特性，导致其发电输出无法与用电需求匹配，为了实现可再生能源的平滑输出和提高电力品质，需要配置相应的大型蓄电池等大规模储能系统。另外，在电能需求猛增的当前，随着微电网、智能电网的逐渐应用，大型蓄电池等大规模储能系统也不可或缺。因此，人们积极研发了多种适用于大规模储能的大型蓄电池，其中全钒液流电池(VRB)被认为是最具前景的大规模储能技术之一。
鉴于VRB相对较高的造价和不确定的长期稳定性，仍未得到相关领域和政府部门的广泛认可，相对于发展迅猛的可再生能源和智能电网技术，VRB工业化和市场化进程略显缓慢。在此背景下，本报告首先对VRB技术进行简要概述，接着基于商业化专利信息数据库，对全球范围内VRB技术的相关专利进行搜索统计，通过申请趋势分析、申请人区域分布、技术构成等方面进行尝试分析和阐述，对VRB技术发展现状和专利布局特点进行归纳，期望为相关研发人员和政策制定者提供参考。
本报告由中国科学院过程工程研究所范川林博士和杨海涛博士共同进行数据分析和整理编写而成。特别感谢过程工程研究所开发处的王勃博士和张成蕾博士在此过程中给予的充分支持和热心帮助。报告中的数据分析是基于北京合享新创信息科技有限公司的incoPat科技创新平台完成的(所有数据更新截止日期为2015年11月25日)，在此对该公司的大力支持表示衷心感谢。
尽管整理编写过程历时将近一年，其间不断进行数据更新和核对，但由于编者水平有限，报告中难免存在纰漏之处，敬请读者批评指正。最后，特别声明，编者保留本报告的全部版权，未经许可，请勿将报告部分或全部内容转载或者用于商业活动。
I
VRB技术专利分析报告 中国科学院过程工程研究所
目 录
第1部分 全钒液流电池技术概述 ...................................................................... - 1 -
1.1 全钒液流电池概述 ................................................................................. - 2 -
1.1.1 液流蓄电池的概念 ........................................................................ - 2 - 1.1.2 全钒液流电池的诞生 .................................................................... - 2 - 1.1.3 全钒液流电池的工作原理 ............................................................ - 3 - 1.1.4 全钒液流电池的特性 .................................................................... - 4 - 1.2 全钒液流电池技术现状.......................................................................... - 5 -
1.2.1 国外技术现状 ............................................................................... - 5 - 1.2.2 国内研究现状 ............................................................................... - 5 - 1.2.3 全钒液流电池的关键技术 ............................................................ - 7 - 1.3 全钒液流电池产业发展概况 .................................................................. - 8 -
1.3.1 国外全钒液流电池产业发展概况................................................. - 8 - 1.3.2 中国全钒液流电池产业发展概况................................................. - 9 -
第2部分 全钒液流电池技术专利分析 ............................................................ - 13 -
2.1 全钒液流电池专利申请总体状况 ........................................................ - 14 -
2.1.1 专利申请(公开)趋势 ................................................................... - 14 - 2.1.2 国别受理申请趋势 ...................................................................... - 14 - 2.1.3 专利申请人分布 ......................................................................... - 15 - 2.1.4 技术构成 ..................................................................................... - 16 - 2.2 全钒液流电池专利的技术区域分布 .................................................... - 17 -
2.2.1 全钒液流电池的技术区域划分 .................................................. - 17 - 2.2.2 相关专利的技术区域分布 .......................................................... - 18 - 2.3 高纯氧化钒技术专利 ........................................................................... - 22 -
2.3.1 专利申请(公开)趋势 ................................................................... - 22 - 2.3.2 专利申请人分布 ......................................................................... - 23 - 2.3.3 具体技术构成 ............................................................................. - 24 - 2.4 VRB电解液技术专利 ........................................................................... - 24 -
2.4.1 专利申请(公开)趋势 ................................................................... - 24 -
II
VRB技术专利分析报告 中国科学院过程工程研究所
2.4.2 专利申请人分布 ......................................................................... - 25 - 2.4.3 具体技术构成 ............................................................................. - 26 - 2.5 离子交换隔膜技术专利........................................................................ - 27 -
2.5.1 专利申请(公开)趋势 ................................................................... - 27 - 2.5.2 专利申请人分布 ......................................................................... - 27 - 2.5.3 具体技术构成 ............................................................................. - 28 - 2.6 电极及集流板技术专利........................................................................ - 28 -
2.6.1 专利申请(公开)趋势 ................................................................... - 28 - 2.6.2 专利申请人分布 ......................................................................... - 29 - 2.6.3 具体技术构成 ............................................................................. - 30 - 2.7 电池结构与制造技术专利 .................................................................... - 30 -
2.7.1 专利申请(公开)趋势 ................................................................... - 30 - 2.7.2 专利申请人分布 ......................................................................... - 31 - 2.7.3 具体技术构成 ............................................................................. - 32 - 2.8 电池监测与控制技术专利 .................................................................... - 32 -
2.8.1 专利申请(公开)趋势 ................................................................... - 32 - 2.8.2 专利申请人分布 ......................................................................... - 33 - 2.8.3 具体技术构成 ............................................................................. - 33 - 2.9 新型钒电池及其它技术专利 ................................................................ - 34 -
2.9.1 专利申请(公开)趋势 ................................................................... - 34 - 2.9.2 专利申请人分布 ......................................................................... - 34 - 2.9.3 具体技术构成 ............................................................................. - 35 - 2.10 总结 .................................................................................................... - 35 -
III