Energiespeichertechnologie: Eine Patentdatenanalyse von Dual Chemistry Batterien

Die Analyse der Patentlandschaft liefert wertvolle Einblicke in aktuelle Innovationen und unterstützt gleichzeitig die Prognose zukünftiger Entwicklungen einer Technologie. Wir führen unsere Studien zum Patentmapping- und zur Datenanalyse mit Hilfe unserer leistungsstarken Orbit Intelligence Patentrecherche- und analyseplattform durch. Diese führende Software für die Analyse von geistiges Eigentum (IP) bietet Zugriff auf die weltweit größte Datenbank für Patente und wissenschaftliche Publikationen.

Durch die Anwendung spezialisierter Algorithmen und Klassifikationen zur Strukturierung der Datenbasis unserer Patentanalyse ergab unsere Studie zu Innovationen im Bereich von Batterien mit dualer Chemie die folgenden Schlüsselergebnisse:

• Entwicklung der Patentanmeldungen

Die obige Abbildung zeigt die Trends bei den Patentanmeldungen für chemisch gemischte Batterien, aufgeschlüsselt nach Prioritätsjahr. Insgesamt ist von 2004 bis 2022 ein stetiger Aufwärtstrend bei der Anzahl der Patentfamilien zu verzeichnen, was das wachsende Interesse und die zunehmende Innovationskraft an dieser Energiespeichertechnologie über fast zwei Jahrzehnte hinweg verdeutlicht. Während die Anzahl der Patentanmeldungen im Jahr 2004 mit nur 22 Patentfamilien noch auf einem niedrigen Niveau lag, stieg sie kontinuierlich an – mit einer bemerkenswerten Beschleunigung ab 2010.

Das Jahr 2022 markierte den Höchststand der Patentanmeldungen mit einem Rekord von 300 Patentfamilien, gefolgt von 283 Patentfamilien im Jahr 2023. Allerdings könnten die Daten für 2023 und 2024 aufgrund der standardmäßigen 18-monatigen Verzögerung zwischen Prioritätsanmeldung und Veröffentlichung möglicherweise noch unvollständig sein. Dies bedeutet, dass die aktuellen Zahlen – 129 Patentfamilien für 2024 und 283 für 2023 – voraussichtlich weiter steigen werden, sobald zusätzliche Patente veröffentlicht werden. Die durchschnittliche jährliche Wachstumsrate (CAGR) von rund 16 % zwischen 2011 und 2022 zeigt deutlich, dass die Innovationsaktivitäten in diesem Bereich kontinuierlich zunehmen.

Von der Gesamtzahl der identifizierten Patentfamilien sind 1.994 noch aktiv („Alive“), während 1.173 abgelaufen oder inaktiv sind („Dead“). Die beträchtliche Anzahl inaktiver Patente unter den Patentfamilien im Bereich der Dual-Chemie-Batterien spiegelt typische Entwicklungen in schnelllebigen Technologiefeldern wider. Viele Patente sind im Laufe der Jahre natürlich abgelaufen, insbesondere ältere Anmeldungen, während andere bewußt aufgegeben wurden, da sich Unternehmen von veralteten oder weniger tragfähigen Technologien abwenden. Die hohe Auslaufquote stellt jedoch kein Hindernis für das Wachstum des Sektors dar – vielmehr zeigt sie die intensive Experimentierphase, die für die frühen Innovationszyklen charakteristisch ist, in denen sich nur wenige Ansätze langfristig als tragfähige Lösungen durchsetzen.

Gleichzeitig signalisiert der bemerkenswerte Aufwärtstrend bei den Patentanmeldungen von 2004 bis 2022, insbesondere in den letzten Jahren (siehe unten), auf ein hohes Maß an kontinuierlicher Innovation und Engagement in diesem Bereich hin. Die Unternehmen haben zunehmend neue und verbesserte Technologien erforscht, was insbesondere in den letzten Jahren zu einer Rekordzahl von Patentanmeldungen geführt hat. Obwohl eine beträchtliche Anzahl älterer Patente abgelaufen ist, zeigt das der Gesamtanstieg der Patentanmeldungen, dass der Bereich weiterhin dynamisch und voller Potenzial ist.

Zusammenfassend lässt sich sagen, dass die Daten ein signifikantes Wachstum der Patentaktivität im Zusammenhang mit Dual-Chemie-Batterien widerspiegeln, wobei die letzten Jahre einige der höchsten Anmeldezahlen aufweisen. Dieser Trend spiegelt wahrscheinlich die steigende Nachfrage nach fortschrittlicher Energiespeichertechnologie wider, die durch Anwendungen in Elektrofahrzeugen und Speicherlösungen für erneuerbare Energien angetrieben wird.

• Patentfamilien nach Patentinhaber

Die Daten zur Patentierung von Batterien mit dualer-Chemie zeigen eine dynamische Landschaft der Innovation und des Wettbewerbs zwischen verschiedenen Institutionen und Unternehmen. Besonders hervorzuheben ist die State Grid Corporation of China, die mit 43 erloschenen und 76 aktiven Patentfamilien die höchste Gesamtzahl an Patenten aufweist. Diese beträchtliche Anzahl an aktiven Patenten deutet auf ein starkes Engagement für die Weiterentwicklung der Energiespeichertechnologie hin und spiegelt die strategische Rolle des Unternehmens in Chinas Energieinfrastruktur und sein Engagement für innovative Lösungen in einem sich schnell entwickelnden Sektor wider. Die Trends zeigen einen stetigen Anstieg der aktiven Anmeldungen, insbesondere seit 2013, was den Fokus des Unternehmens auf die Verbesserung der Energiespeichertechnologie zur Deckung des wachsenden Bedarfs verdeutlicht.

Im Gegensatz dazu weist die North China Electric Power University eine hohe Zahl von 29 toten Patenten neben 22 aktiven Patenten auf. Dies deutet auf eine beträchtliche Anzahl älterer Patente hin, die möglicherweise keine nachhaltigen Innovationen hervorgebracht haben oder von neueren Entwicklungen überholt wurden. Ähnliches gilt für Unternehmen wie Tesla und GM Global Technology Operations, die mit 21 bzw. 29 Patenten eine hohe Anzahl aktiver Patentfamilien aufweisen. Ihre Anmeldedynamik deutet auf ein anhaltendes Engagement für Innovation hin, wobei die stetigen Patentanmeldungen wahrscheinlich mit der wachsenden Nachfrage nach Elektrofahrzeugen und Lösungen für erneuerbare Energien zusammenhängen. Diese aktive Patentierung deutet darauf hin, dass sich diese Unternehmen nicht nur der Entwicklung neuer Technologien verschrieben haben, sondern auch effektiv auf die sich schnell verändernde Wettbewerbslandschaft reagieren.

Die Verteilung der toten und aktiven Patente auf die 20 größten Anmelder verdeutlicht sowohl die hohe Wettbewerbsintensität in diesem Technologiebereich als auch die mit der Innovation verbundenen Herausforderungen. Während beispielsweise Institutionen wie die Zhejiang University und die Tsinghua University über eine große Anzahl aktiver Patentfamilien verfügen (21 bzw. 17), spiegelt die Zahl der toten Patente den typischen Trend intensiver Forschung und Experimentierfreude innerhalb der Branche wider. Unsere Patentdatenanalyse macht deutlich, dass sowohl Unternehmen als auch Universitäten häufig verschiedene Forschungsansätze verfolgen – ein Prozess, bei dem nur ein Bruchteil der Ideen letztendlich zu wirtschaftlich erfolgreichen Lösungen führt.

• Anmeldeverhalten nach Anmelder

©Questel 2024

Die Entwicklung der Patentanmeldungen in diesem Sektor zeigt deutliche Schwankungen, die widerspiegeln, wie verschiedene Organisationen auf Marktanforderungen und technologische Veränderungen reagieren. Zwischen 2004 und 2024 ist ein deutlicher Anstieg der Patentaktivität zu verzeichnen, insbesondere nach 2013, als bedeutende Akteure wie die State Grid Corporation of China ihre Innovationsbemühungen im Bereich der Energiespeicherung intensivierten. Dieser Trend ist auch bei Universitäten wie Tsinghua und Zhejiang zu beobachten, die ihre Forschungsschwerpunkte kontinuierlich an die neuesten Entwicklungen anpassen. Die hohe Zahl abgelaufener Patente verdeutlicht die Herausforderungen des Innovationsprozesses, da viele Projekte nicht zu erfolgreichen Produkten führen. Dies unterstreicht die Notwendigkeit für Unternehmen und Institutionen, ihre Strategien kontinuierlich anzupassen und weiterzuentwickeln.

• Patentfamilien - Entwicklung nach Patentinhaber

Die „Patent family velocity“ gibt Aufschluss über die jüngste Anmeldeaktivität eines Unternehmens. Sie wird berechnet, indem die Anzahl der Patentfamilien mit einem Erstanmeldedatum innerhalb der letzten fünf Jahre durch fünf geteilt wird. Je weiter rechts ein Unternehmen in der obigen Grafik erscheint, desto aktiver ist es derzeit in diesem Technologiebereich. Der „Portfolio Value Index Score“ stellt den Wert eines Patentportfolios dar, der auf der Grundlage der Abdeckung und der technologischen Bedeutung jeder Familie berechnet wird: Unternehmen, die in der Grafik weiter oben positioniert sind, verfügen über wertvollere Patentportfolios. Die Größe der Kreise in der Grafik entspricht der durchschnittlichen Anzahl an Erweiterungen innerhalb einer Patentfamilie.

• Tesla fällt im oberen linken Quadranten der Grafik auf, mit einer vergleichsweise niedrigen "Patent family velocity", aber einem hohen Portfoliowert-Index. Dies deutet darauf hin, dass Tesla in den letzten Jahren weniger Patente in diesem Bereich angemeldet hat, sein Portfolio jedoch von hoher Wertigkeit ist, was auf starke technologische Auswirkungen und Marktpotenzial hindeutet. Die beträchtliche Kreisfläche verdeutlicht zudem, dass Teslas Patente eine breite geografische Abdeckung aufweisen. Dies spiegelt eine strategische Ausrichtung wider, die darauf abzielt, hochwertige Innovationen in mehreren Regionen umfassend zu schützen.
• GM Global Technology Operations ist mit einem moderaten Portfoliowert-Indexwert und einer höheren Patentfamilien-Entwicklung leicht rechts von Tesla positioniert. Dies deutet darauf hin, dass GM bei den jüngsten Patentanmeldungen aktiver war als Tesla und möglicherweise versucht, sein Portfolio im Bereich der Dual-Batterie-Technologie zu erweitern oder zu verbessern. Allerdings scheint die globale Reichweite der GM-Patente im Vergleich zu Tesla geringer zu sein. Der moderate Wertindex signalisiert dennoch eine beachtliche technologische Wirkung, was darauf hindeutet, dass GM auf Innovation setzt, jedoch mit einem möglicherweise engeren geografischen Fokus.
• Die State Grid Corporation of China befindet sich weit rechts im Diagramm und weist die höchste Patentfamilien-Entwicklung unter den Anmeldern auf. Diese hohe Dynamik spiegelt eine intensive jüngste Aktivität bei der Anmeldung von Patenten im Bereich der Dual-Chemie-Batterien wider und unterstreicht den starken Fokus des Unternehmens auf eine schnelle technologische Expansion. Obwohl der Portfolio-Wertindex moderat ist, verdeutlicht die Position im Diagramm eine offensive Strategie zur Etablierung in diesem Bereich – möglicherweise mit dem Ziel, durch hohe Anmeldezahlen und aktuelle Aktivitäten einen Wettbewerbsvorteil zu sichern.
• Die Tsinghua-Universität, die Zhejiang-Universität und andere Universitäten erscheinen in beiden Skalen weiter unten. Dies deutet darauf hin, dass diese akademischen Einrichtungen Patente mit relativ geringerer Wirkung und weniger aktuellen Anmeldungen besitzen. schneiden auf beiden Skalen schlechter ab. Dies deutet darauf hin, dass diese akademischen Institutionen über Patentportfolios mit relativ geringerer Wirkung und weniger neueren Anmeldungen verfügen. Ihre Position in der Grafik zeigt, dass ihre Beiträge weniger auf kommerziellen Erfolg oder umfassenden Schutz ausgerichtet sind, was den typischen akademischen Ansatz widerspiegelt, bei dem forschungsgetriebene statt marktorientierte Patentaktivität im Vordergrund steht.
   

Insgesamt verdeutlicht dieses Diagramm die gegensätzlichen Strategien der Anmelder im Bereich der Batterietechnologie. Einige Unternehmen wie Tesla konzentrieren sich auf die Aufrechterhaltung eines hochwertigen, gut geschützten Patentportfolios mit begrenzten Neuanmeldungen und legen Wert auf Qualität und Reichweite. Im Gegensatz dazu konzentrieren sich Unternehmen wie die State Grid Corporation of China auf neuere Aktivitäten und streben möglicherweise schnelle Fortschritte und eine breitere Abdeckung in diesem Technologiefeld an. Diese Differenzierung verdeutlicht die unterschiedlichen Innovations- und Patentstrategien innerhalb des Sektors.

• Ursprünge der Erfindungen

Das obige Diagramm zeigt die Ursprünge der Erfindungen im Bereich der Dual-Chemie-Batterien, unterteilt nach geografischen Regionen basierend auf Patentanmeldungen. Asien führt mit insgesamt 2.640 Patentfamilien, wobei China mit 2.291 Anmeldungen den Großteil ausmacht, gefolgt von Südkorea (173) und Japan (94). Diese starke Präsenz unterstreicht, dass Asien und insbesondere China ein wichtiger Innovationshub für diese Art der Energiespeichertechnologie ist.

In Nordamerika wurden 338 Patentfamilien angemeldet, wobei die Vereinigten Staaten (USA) mit 322 Anmeldungen dominieren, während Kanada und Brasilien jeweils nur 8 Anmeldungen beisteuern. Europa verzeichnet insgesamt 122 Anmeldungen, angeführt von Deutschland (49), dem Europäischen Patentamt (25) und Frankreich (22). Die Verteilung zeigt, dass zwar auch Nordamerika und Europa in diesem Bereich aktiv sind, Asien – insbesondere China – jedoch eine führende Rolle in der globalen Entwicklung der Dual-Chemie-Batterietechnologie spielt. 

• Marktabdeckung

Die Daten zu Patentanmeldungen im Bereich der Dual-Chemie-Batterien zeigen erhebliche Unterschiede in der Anzahl der Patente zwischen den Ländern. China sticht mit 1.548 Patentfamilien hervor und zeigt damit eine starke Investition in Forschung und Entwicklung (F&E) von Dual-Chemie-Batterien. Dies deutet darauf hin, dass China nicht nur in puncto Innovation führend ist, sondern auch eine starke Position auf dem Markt für Energiespeichertechnologie einnimmt.

Nach China zeigen auch die USA und Südkorea eine beträchtliche Patentaktivität mit 288 bzw. 203 Patentfamilien. Dies spiegelt ein wettbewerbsintensives Umfeld wider, in dem diese Länder aktiv Fortschritte in der Dual-Chemie-Batterietechnologie verfolgen, um sowohl nationale als auch globale Energiebedürfnisse zu decken. Die beachtliche Anzahl an Patenten aus Deutschland (120) und Japan (121) unterstreicht zudem die Bedeutung dieser Länder im Bereich der Batterieinnovation.

Im Gegensatz dazu zeigen Länder wie Brasilien, Mexiko und verschiedene europäische Staaten zwar Patentanmeldungen, jedoch in deutlich geringeren Zahlen. So verzeichnet Brasilien 13 und Mexiko 14 Patentfamilien, was darauf hinweist, dass es zwar eine gewisse Aktivität gibt, diese jedoch nicht so fokussiert oder umfangreich ist wie in den führenden Ländern. Die relativ höheren Zahlen aus Ländern wie Kanada (30), Taiwan (31) und Hongkong (18) deuten auf ein wachsendes Interesse an Dual-Chemie-Batterien hin, bleiben jedoch weit hinter den Spitzenreitern zurück. Insgesamt verdeutlicht diese Patentdaten, dass die Innovationskraft in wenigen Schlüssel-Ländern konzentriert ist, während andere ihre F&E-Initiativen verstärken müssen, um in diesem schnell wachsenden Bereich aufzuholen.

• Technologie-Clustern im Überblick

Diese Patentübersicht zeigt mehrere Cluster mit hoher Dichte rund um Anwendungen von Dual-Chemie-Batterien, was auf konzentrierte F&E-Bereiche hinweist. Die prominenten Cluster, wie „hybride Elektrofahrzeuge“, „Energiespeicher-Stromversorgung“ und „Superkondensatoren“, spiegeln wichtige Anwendungsbereiche wider, in denen Dual-Chemie-Batterien aktiv eingesetzt werden, um die Energieleistung und Effizienz zu verbessern. Die hohe Dichte in diesen Bereichen deutet auf einen erheblichen Wettbewerb hin, da mehrere Akteure daran arbeiten, ähnliche technologische Herausforderungen oder Marktbedürfnisse zu erfüllen, wie etwa die Verlängerung der Batterielebensdauer von Elektrofahrzeugen oder die Optimierung der Energiespeicherung im Netz.

Einige Cluster zeigen zudem Überlappungen oder benachbarte Positionen, was auf Bereiche technologischer Konvergenz hinweist. So sind beispielsweise hybride Energiesysteme und Composite-Energiespeicher in der Nähe von Hybridfahrzeugen positioniert, was darauf hindeutet, dass Fortschritte im Energiemanagement und in der Energiespeicherung sowohl für die Automobil- als auch für die breitere Stromnetzindustrie von Bedeutung sein könnten. Diese Überlappungen bieten eine strategische Gelegenheit für Unternehmen, Innovationen sektorübergreifend zu nutzen – etwa durch die Anwendung von Energiespeichertechnologien im Bereich Hybridfahrzeuge oder umgekehrt. Kleinere, isolierte Cluster wie „Zink-Ionen-Hybridkondensatoren“ und „Graphen-Verbundmaterialien“ repräsentieren aufstrebende oder Nischenbereiche. Diese Cluster mit geringerer Dichte könnten ungenutzte Potenziale im Markt signalisieren, in denen weniger Patente existieren und das Innovationspotenzial besonders hoch ist, etwa bei der Entwicklung alternativer Chemien oder Materialien für spezialisierte Anwendungen.

Zusammenfassend zeigt die obenstehende Übersicht nicht nur Bereiche intensiver Innovation, sondern auch strategische Zonen für branchenübergreifende Anwendungen und potenzielle ungenutzte Märkte in der Materialforschung. Dieser multidimensionale Ansatz zur Analyse von Patentrechten bietet Einblicke in sowohl etablierte als auch aufkommende Richtungen innerhalb der Dual-Chemie-Batterietechnologie.