VRB技术专利分析报告 中国科学院过程工程研究所

图2-10 电池监测与控制技术专利申请(公开)趋势

2.8.2 专利申请人分布

从申请人区域分布来看，电池监测与控制技术专利的主要申请人与其它技术区域情况存在差异，见表2-12所示。成都天宇创新科技有限公司在这一技术区域的专利申请数量为16项，排名首位。除了其它技术区域排名前十的申请人列表中常出现的申请人，如国家电网、清华大学外，日本VRB领军企业-住友电工及其合作公司关西电力在VRB监测与控制领域申请了多项专利。

表2-12 电池监测与控制技术专利申请人区域分布(前10名)

序号 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10

申 请 人

成都天宇创新科技有限公司 国家电网公司 清华大学深圳研究生院

KANSAI ELECTRIC POWER CO SUMITOMO ELECTRIC INDUSTRIES 中国科学院金属研究所

国网电力科学研究院武汉南瑞有限责任公司 深圳市金钒能源科技有限公司 清华大学

大连融科储能技术发展有限公司

申请专利数量

16 7 7 6 6 6 5 4 4 3

2.8.3 具体技术构成

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对于VRB的监测与控制，相关专利主要涉及电池运行参数的监控(如充放电截止电压、电解液温度)、电解液充电状态(SOC)的监控、热量管理、正负极电解液调平以及安全技术等。此外，电池整体控制技术及其单元、故障诊断等也将是电池监控技术研发的重点方向之一。

2.9 新型钒电池及其它技术专利

2.9.1 专利申请(公开)趋势

新型钒电池是指基于全钒液流电池基本原理和结构，经借鉴创新设计提出的以不同价态钒离子作为活性物质的新型电池。在此次技术专利分析过程中，部分与VRB关联相对紧密的新型电池及附属技术也列入分析。

图2-11 新型钒电池及其它相关技术专利申请(公开)趋势

图2-11为新型钒电池及其它相关技术专利申请(公开)趋势，可以看出相关专利数量较少，2008年后略有增加，其中2013年达到最多的6项。新型电池主要针对VRB能量密度低、非移动性等特点提出的，但由于钒元素的原子量，在不同体系的溶解度也不高，能量密度难以明显提高，且概念电池到实际应用需要经过长期的技术积累和完善，新型钒电池短期内并无明显突破。从另一个侧面，也表明目前VRB技术已经趋于成熟。

2.9.2 专利申请人分布

从申请人区域分布来看，见表2-13，除了大连化物所外，新型钒电池及其它相关技术的申请人多为国外公司，这样从一个侧面表明，在国内VRB技术相对成熟的背景下，投入新型钒电池研发的力量略显薄弱。

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表2-13 新型钒电池及其它相关技术专利申请人区域分布(前10名) 序号 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10

BROTHER IND LTD

TOHOKU TECHNO ARCH CO LTD 中国科学院大连化学物理研究所 无锡国赢科技有限公司 江苏省信息化研究中心 BANZATO AMEDEO CELLSTROM GMBH

E-FUEL TECHNOLOGY LIMITED

EMPIRE TECHNOLOGY DEVELOPMENT LLC HARRER, MARTIN

申 请 人

申请专利数量

3 3 2 2 2 1 1 1 1 1

2.9.3 具体技术构成

新型钒电池技术主要包括钒液流单极与另一电极组成电池(如钒-铬、钒-锰、钒-溴液流电池等)，非流动型钒电池(如胶体钒电解质、非晶态钒盐电解质构成的钒电池等)，这些电池主要针对VRB低能量密度和非便携性提出的，同时部分专利也对其相应的电池结构进行了专利申请。但从技术现状来看，相关技术仍需要进一步突破，才能与现有VRB、锂离子电池等技术竞争。

2.10 总结

基于全钒液流电池(VRB)相关技术专利现状，对VRB技术专利的申请趋势、申请人区域分布、受理国别区域分布、技术构成进行了分析探讨，并对高纯氧化钒、VRB电解液、离子交换隔膜、电极及集流板、电池结构与制造、电池监测与控制以及新型钒电池等具体技术区域的专利申请情况进行分析阐述。

综合来看，以酸性硫酸钒溶液为活性电解质、质子交换膜为隔膜、碳材料作为电极特征的全钒液流电池技术已经趋于成熟。制约全钒液流电池规模化发展的主要技术瓶颈之一是高纯氧化钒低成本、高效制备技术。从专利布局来看，中国科学院金属研究所、中国科学院大连化学物理研究所、国家电网相关单位、清华

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大学等对VRB技术专利的布局较为全面，在技术和商业化领域的优势也较为明显。

从国内外技术对比来看，相对于其它技术区域专利申请数量而言，我国相关技术主体在电池监测与控制技术方面的专利布局相对薄弱，尤其需要像住友电工一样，与电力公司合作，共同开发适用于电网削峰填谷等特定功能的VRB控制技术，从而进一步实现VRB规模化推广应用。

我国作为VRB技术大国，从受理申请国别情况可以看出，大部分专利申请均限于国内申请阶段。VRB技术作为最具前景的大规模储能技术之一，其应用市场并不局限于国内。在当前能源与环境的压力下，无论是发达的欧美地区、还是金砖五国中的其他四国、甚至是相对落后的非洲地区，未来都有可能形成VRB的巨大市场。因此，国内VRB技术申请人在技术专利布局方面，应更加注重PCT国际申请和进入特定国别的布局。

在VRB研发阶段，根据申请人地域分布，主要集中在辽宁沈阳和大连、北京、武汉、深圳等地。尽管国内外也曾多次召开储能技术会议，但至今仍未真正形成VRB产业联盟。高纯氧化钒、电解液、电极及集流板材料、电池制造以及控制系统等并未形成较好的市场规模和统一的产品标准，信息不对称问题较为突出。在我国城市转型和产业园亟待升级的宏观背景下，结合编者对于VRB产业浅显了解，与锂离子电池等行业相比，我国VRB产业集群化程度明显不够。这也是造成VRB技术商业化相对缓慢的原因之一。建议相关政府部门和机构统筹规划，促进VRB产业集群化，发挥我国VRB技术优势，在国内率先实现规模化推广，继而推动国产VRB技术走向世界。

对于研发机构而言，除了VRB关键材料、集成、控制技术的研发与创新突破外，勇于开拓思路、积极探索建立新型钒电池或其它规模化储能电池也是重要方向之一。作为相关领域的科技工作者，通过研发、制造适用于可再生能源、微电网、智能电网等领域的大规模储能电池技术，提高能源利用效率和保护环境，从而携手建造人类的美好家园，是我们共同的目标！

编 者

二零一六年元月于北京中关村

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