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EPO-IEA研究:電池創新的迅速崛起在潔淨能源轉型中發揮關鍵作用

改善電力儲存能力是向潔淨能源技術轉型的關鍵。根據歐洲專利局(EPO)及國際能源總署(IEA)共同發表的研究報告「電池與蓄電創新-基於專利數據的全球分析」顯示,2005年至2018年間,全球電池及其他蓄電技術的專利活動,年平均成長率為14%,是所有技術領域平均水準的4倍。

上述報告指出,有關電池的專利活動占了電力儲存領域將近90%,且這項創新的成長主要來自消費性電子設備和電動汽車所使用的可充電鋰離子電池。尤其電動移動科技旨在開發新一代鋰離子化學物質,以改善輸出功率、持久性、充電/放電速度以及可回收性。將再生能源(例如風能和太陽能)整合至電網的需求,也推動了技術進步。

2000-2018年蓄電技術創新趨勢

報告顯示,日本和南韓在全球電池技術處於領先地位。此外,在日趨成熟的行業中,由於技術進步及大量生產,導致近幾年來電池價格大幅下降-自2010年以來,電動汽車使用的鋰離子電池價格驟降近90%,而固定設備(包含電網管理)所使用的鋰離子電池價格,在同一時期下降了約2/3。

研發出更優良且更便宜的電力儲存設備,是未來將面臨的重大挑戰。根據IEA「永續發展情境(Sustainable Development Scenario, SDS)」,為達到全球氣候與永續能源的目標,到了2040年,全球需要將近10,000吉瓦/小時(10,000 gigawatt-hours)的電池和其他形式的儲備電力,約是當前市場規模的50倍。

EPO局長António Campinos表示,蓄電技術對於滿足電動移動科技的需求及實現以達成可再生能源轉變(緩解氣候變遷所必需的)至關重要。電力儲存創新快速且持續增長,顯示發明人和企業正在應對能源轉型的挑戰。專利數據雖顯示亞洲地區在這項策略產業上居領先地位,但美國和歐洲憑著豐富的創新生態系統—包括大量中小企業及研究機構—在下一代電池技術的競爭中脫穎而出。

IEA署長Fatih Birol指出,IEA的預測明確表示,能源儲存在接下來數十年勢必要加倍成長,以使全球能夠實現國際氣候和永續能源的目標。而加速創新對於達成這一增長至關重要。透過結合IEA和EPO互補優勢,本報告進一步揭示闡明了現今的創新趨勢,以協助政府和企業為能源的未來做出明智的決策。

2000-2018年各地區電池技術申請概況(以國際專利家族呈現)

電力儲存創新迅速成長

本報告以國際專利家族的形式(International Patent Families, IPF)呈現了2000年至2018年間電力儲存創新的主要趨勢。每一專利家族都代表了一項高價值發明,並已在全球兩個或多個專利局提出專利申請。由於專利申請係在產品進入市場前數月或數年,通常被視為預測未來技術趨勢的早期指標。

自2000年起,全球企業在電力儲存領域已申請超過65,000件國際專利家族,且每年數量不斷攀升,從2005年1,500件成長到2018年超過7,000件。自2005年以來電力儲存領域的國際專利家族數量年均成長率為14%,已大幅超越所有技術領域同期的年成長率(3.5%)。

2000年至2018年間,電池發明專利占電力儲存專利中的9成,遠遠超過電(9%)、熱(5%)和機械(3%)三種電力儲存形式的發明。此外,電池是唯一一個近幾年專利數量持續攀升的領域,2018年的國際專利家族數量創新高,也凸顯出電池在電力儲存創新領域的主導地位。

報告顯示,自2005年以來,鋰離子技術在可攜式電子設備和電動車中具主導地位,並造就大多數的電池創新。到了2018年,與電池有關的專利活動中,鋰離子電池的改良便占了45%;其他化學電池僅占比7%。

2011年,電動車迎頭趕上消費性電子產品,成為鋰離子電池相關發明的最大成長動力。電動汽車電池組的改良已對固定儲能設備(包括電網管理),產生正向的溢出效應(spill-over effects)。

報告並指出,有關電池製造及電池相關工程技術開發領域的專利活動,近十年來成長了三倍。2018年,這兩個領域的專利占所有電池相關專利活動的47%,顯示該產業趨向成熟以及發展高效率大量生產作為策略的重要性。

此外,其他儲存技術諸如超級電容器及氧化還原液流電池,也迅速崛起,有望解決鋰離子電池某些弱點。

亞洲企業處於領先地位

報告顯示,亞洲企業在全球電池技術競爭中獨占鰲頭,其中又以日本及南韓企業領先。亞洲企業在全球前十位電池相關專利申請人中,便占了9家;在前25位申請人中亞洲囊括三分之二,其中6家是歐洲企業,2家來自美國。前五位申請人—韓國三星(Samsung)、日本松下電器(Panasonic)、韓國LG、日本豐田汽車(Toyota)和德國博世(Bosch)—在2000年至2018年間所申請的占所有國際專利家族數量1/4以上。

2000-2018年電池技術前25大專利申請人

儘管電池技術領域的創新仍主要集中在少數大型企業,然而在美國和歐洲,小型企業、大學以及公立研究機構,也扮演相當重要的角色。就美國的國際專利家族申請量而言,中小企業占比34.4%,大學及研究機構占比13.8%;歐洲地區在前述兩項數據分別占15.9%及12.7%,而日本分別為3.4%及3.5%,南韓分別為4.6%及9%。

  • 發布日期 : 109-10-16
  • 更新日期 : 109-10-16
  • 發布單位 : 資料服務組
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