Energiespeichertechnologie: Eine Patentdatenanalyse von Dual Chemistry Batterien

Die Analyse der Patentlandschaft bietet wertvolle Einblicke in Innovationen und hilft uns unter anderem dabei, die Zukunft einer Technologie vorherzusagen. Wir führen unsere Patentmapping- und Datenanalysestudien mithilfe unserer leistungsstarken Patentsuch- und -analyseplattform Orbit Intelligence durch . Diese führende Software für geistiges Eigentum (IP) bietet Zugriff auf die weltweit größte Datenbank mit Patenten und wissenschaftlicher Literatur.

Nachdem wir verschiedene Gleichungen und Klassifizierungen angewendet hatten, um die Datenbank für unsere Patentdatenanalyse aufzubauen, ergab unsere Studie zu Innovationen bei Dual-Chemie-Batterien die folgenden Ergebnisse:

• Dynamik der Patentanmeldung

Die obige Grafik veranschaulicht die Trends bei den Patentanmeldungen für Batterien mit gemischter Chemie, sortiert nach Prioritätsjahr. Insgesamt ist von 2004 bis 2022 ein stetiger Aufwärtstrend bei der Anzahl der Patentfamilien zu verzeichnen, was das wachsende Interesse und die Innovation an dieser Energiespeichertechnologie über fast zwei Jahrzehnte hinweg unterstreicht. Die Patentanmeldungen begannen auf einem niedrigen Niveau mit 22 Patentfamilien im Jahr 2004 und stiegen dann stetig an, wobei nach 2010 eine deutliche Beschleunigung zu verzeichnen war.

Das Spitzenjahr für Patentanmeldungen war 2022 mit einem Rekordhoch von 300 Patentfamilien, gefolgt von 283 Patentfamilien im Jahr 2023. Die Daten für 2023 und 2024 sind jedoch möglicherweise unvollständig, da zwischen Prioritätsanmeldung und Veröffentlichung eine standardmäßige Verzögerung von 18 Monaten besteht. Dies bedeutet, dass diese Zahlen (129 Patentfamilien für 2024 und 283 Patentfamilien für 2023) wahrscheinlich steigen werden, wenn zusätzliche Patente veröffentlicht werden. Die durchschnittliche jährliche Wachstumsrate (CAGR) zwischen 2011 und 2022 zeigt, dass die Innovation in diesem Bereich mit einem Prozentsatz von ~16 % zunimmt.

Von der Gesamtzahl der identifizierten Patentfamilien sind 1.994 noch aktiv („Alive“), während 1.173 abgelaufen oder inaktiv geworden sind („Dead“). Die beträchtliche Anzahl inaktiver Patente unter den Patentfamilien für Dual-Chemie-Batterien spiegelt allgemeine Trends in sich schnell entwickelnden Bereichen wider. Viele Patente sind im Laufe der Jahre natürlich abgelaufen, insbesondere die älteren, während andere aufgegeben wurden, da sich Unternehmen von veralteten oder weniger tragfähigen Technologien abwenden. Diese hohe Ablaufrate untergräbt das Wachstum des Bereichs nicht; sie weist vielmehr auf die umfangreichen Experimente hin, die in den frühen Phasen der Innovation typisch sind, wo nur einige Ansätze letztendlich zu dauerhaften Lösungen führen.

Gleichzeitig signalisiert der bemerkenswerte Aufwärtstrend bei den Patentanmeldungen von 2004 bis 2022, insbesondere in den letzten Jahren (siehe unten), ein robustes Maß an anhaltender Innovation und Engagement in diesem Bereich. Unternehmen haben zunehmend neue und verbesserte Technologien erforscht, was insbesondere in den letzten Jahren zu Rekordniveaus bei der Patentaktivität geführt hat. Obwohl eine beträchtliche Anzahl älterer Patente abgelaufen ist, zeigt das allgemeine Wachstum der Anmeldungen, dass der Bereich weiterhin lebendig 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 entspricht wahrscheinlich der steigenden Nachfrage nach fortschrittlicher Energiespeichertechnologie, die durch Anwendungen in Elektrofahrzeugen und Speicherlösungen für erneuerbare Energien angetrieben wird.

• Patentfamilien nach Patentinhaber

Die Daten zu Patentanmeldungen für Dual-Chemie-Batterien zeigen eine dynamische Landschaft der Innovation und des Wettbewerbs zwischen verschiedenen Institutionen und Unternehmen. Besonders hervorzuheben ist die State Grid Corporation of China mit der höchsten Gesamtzahl an Patenten, mit 43 toten und 76 aktiven Patentfamilien. Diese beträchtliche Anzahl aktiver Patente 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 deuten auf einen stetigen Anstieg der aktiven Anmeldungen hin, insbesondere ab 2013, was den Fokus des Unternehmens auf die Verbesserung der Energiespeichertechnologie zur Erfüllung der wachsenden Nachfrage 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 bleibenden Innovationen hervorgebracht haben oder durch neuere Entwicklungen ersetzt wurden. Ebenso weisen Unternehmen wie Tesla und GM Global Technology Operations eine beträchtliche Anzahl aktiver Patentfamilien auf – 21 bzw. 29. Ihre Anmeldedynamik zeigt ein beständiges Engagement für Innovationen, wobei die stetigen Patentanmeldungen vermutlich mit der wachsenden Nachfrage nach Elektrofahrzeugen und Lösungen für erneuerbare Energien einhergehen. Diese aktive Patentierung deutet darauf hin, dass diese Unternehmen nicht nur der Entwicklung neuer Technologien verpflichtet sind, sondern auch effektiv auf die sich rasch entwickelnde Marktlandschaft reagieren.

Die Verteilung der noch nicht erteilten und noch nicht erteilten Patente unter den 20 größten Patentinhabern unterstreicht sowohl den Wettbewerbscharakter dieses Bereichs als auch die damit verbundenen Herausforderungen der Innovation. Während beispielsweise Institutionen wie die Zhejiang University und die Tsinghua University eine große Anzahl aktiver Patentfamilien besitzen ( 21 bzw. 17 ), verdeutlichen ihre Zahlen noch nicht erteilter Patente den allgemeinen Trend zum Experimentieren innerhalb des Sektors. Dieses Muster, das wir durch unsere Patentdatenanalyse ermittelt haben, veranschaulicht, wie Unternehmen und Universitäten gleichermaßen häufig mehrere Forschungsrichtungen verfolgen, wobei nur ein Bruchteil der Ideen zu kommerziell tragfähigen Lösungen führen kann.

• Einreichung nach Zessionar

©Questel 2024

Die Dynamik der Patentanmeldungen in diesem Sektor zeigt deutliche Höhen und Tiefen und spiegelt wider, wie verschiedene Organisationen auf Marktbedürfnisse und technologische Veränderungen reagieren. Von 2004 bis 2024 gab es einen deutlichen Anstieg der Patentaktivität, insbesondere nach 2013, da große Akteure wie die State Grid Corporation of China ihre Bemühungen um Innovationen in der Energiespeichertechnologie verstärkten. Dieser Trend ist auch an Universitäten wie Tsinghua und Zhejiang zu beobachten, die ihren Forschungsschwerpunkt auf der Grundlage der neuesten Entwicklungen anpassen. Die hohe Zahl abgelaufener Patente weist jedoch auf die Herausforderungen der Innovation hin, da viele Projekte nicht zu erfolgreichen Produkten führen, was die Notwendigkeit für Unternehmen und Institutionen unterstreicht, ihre Strategien kontinuierlich anzupassen und zu ändern.

• Geschwindigkeit der Patentfamilie nach Patentinhaber

Die „Patentfamiliengeschwindigkeit“ spiegelt die jüngste Anmeldeaktivität wider (Anzahl der Familien, deren Erstanmeldungsdatum innerhalb der letzten fünf Jahre liegt, geteilt durch fünf): Je weiter rechts ein Unternehmen in der obigen Grafik erscheint, desto aktiver wird das Unternehmen derzeit auf dem Gebiet betrachtet. Der „Portfoliowert-Indexwert“ stellt den Wert eines Patentportfolios dar, der auf Grundlage der Abdeckung und der technologischen Auswirkung jeder Familie berechnet wird: Je weiter oben ein Unternehmen in der obigen Grafik steht, desto wertvoller ist sein Portfolio. Der Durchmesser jedes Kreises wird durch die durchschnittliche Anzahl von Erweiterungen einer Familie bestimmt.

• Tesla sticht im oberen linken Quadranten mit einer relativ niedrigen Patentfamiliengeschwindigkeit, aber einem hohen Portfoliowertindex hervor. Dies deutet darauf hin, dass Tesla in diesem Bereich weniger neue Patente angemeldet hat, sein Portfolio jedoch einen hohen Wert hat, was auf starke technologische Auswirkungen und Marktpotenzial hindeutet. Die große Kreisgröße deutet außerdem darauf hin, dass Teslas Patente eine umfassende rechtliche Abdeckung haben, was eine Strategie widerspiegelt, die sich auf den Schutz hochwertiger Innovationen in mehreren Regionen konzentriert.
• GM Global Technology Operations ist etwas rechts von Tesla positioniert, mit einem moderaten Portfolio-Wertindex und einer höheren Patentfamiliengeschwindigkeit. Dies deutet darauf hin, dass GM bei den jüngsten Patentanmeldungen aktiver war als Tesla und möglicherweise versucht, sein Portfolio in der Dual-Chemie-Batterietechnologie zu erweitern oder zu verbessern. Die Patente von GM scheinen jedoch im Vergleich zu denen von Tesla eine weniger umfassende globale Reichweite zu haben. Der moderate Wertindex weist dennoch auf einen bemerkenswerten technologischen Einfluss hin, was darauf hindeutet, dass GM sich auf Innovationen konzentriert, jedoch möglicherweise mit einem engeren rechtlichen Rahmen.
• Die State Grid Corporation of China befindet sich ganz rechts im Diagramm und weist die höchste Patentfamiliengeschwindigkeit unter den Patentinhabern auf. Diese hohe Geschwindigkeit spiegelt die erhebliche jüngste Aktivität bei der Anmeldung von Patenten im Zusammenhang mit Dual-Chemie-Batterien wider und zeigt den starken Fokus des Unternehmens auf die schnelle Ausweitung seiner technologischen Präsenz. Obwohl der Portfoliowertindex von State Grid moderat ist, unterstreicht seine Platzierung im Diagramm eine aggressive Strategie, die darauf abzielt, durch laufende Patentanmeldungen eine Präsenz in diesem Bereich aufzubauen und möglicherweise durch Volumen und jüngste Aktivität einen Wettbewerbsvorteil zu sichern.
• Die Tsinghua-Universität, die Zhejiang-Universität und andere Universitäten 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 deutet darauf hin, dass ihre Beiträge möglicherweise weniger auf die Erlangung kommerzieller Dominanz oder umfassenden Schutzes ausgerichtet sind, was den typischen akademischen Ansatz einer forschungsorientierten und nicht marktorientierten Patentierungsaktivität widerspiegelt.
  

Insgesamt zeigt dieses Diagramm unterschiedliche Strategien der Patentinhaber in der Batterietechnologie mit gemischter Chemie. Einige Unternehmen wie Tesla konzentrieren sich auf die Aufrechterhaltung eines hochwertigen, gut geschützten Patentportfolios mit begrenzten jüngsten Anmeldungen und legen Wert auf Qualität und Reichweite. Im Gegensatz dazu legen Unternehmen wie die State Grid Corporation of China Wert auf jüngste Aktivitäten und streben möglicherweise einen schnellen Fortschritt und eine breitere Abdeckung in diesem Technologiefeld an. Diese Differenzierung unterstreicht die unterschiedlichen Ansätze in Bezug auf Innovation und Patentstrategie innerhalb des Sektors.

• Ursprünge der Erfindung

Die obige Grafik zeigt die Ursprünge der Erfindungen im Bereich Dual-Chemie-Batterien, unterteilt nach geografischen Gebieten basierend auf den Patentanmeldungen. Asien liegt mit insgesamt 2.640 Patentfamilien an der Spitze, mit überwältigender Mehrheit von China mit 2.291 Anmeldungen , gefolgt von Südkorea (173) und Japan (94). Diese starke Vertretung unterstreicht, dass Asien, insbesondere China, ein wichtiger Knotenpunkt für Innovationen bei dieser Art von 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. In Europa ist die Gesamtzahl von 122 Anmeldungen vergleichsweise niedrig, angeführt von Deutschland (49), dem Europäischen Patentamt (25) und Frankreich (22). Die Verteilung deutet darauf hin, dass Nordamerika und Europa zwar in diesem Bereich aktiv sind, Asien – und hier insbesondere China – jedoch eine führende Rolle bei der weltweiten Entwicklung der Dual-Chemie-Batterietechnologie spielt.

• Marktabdeckung

Die Daten zu Patentanmeldungen im Zusammenhang mit Dual-Chemie-Batterien zeigen erhebliche Unterschiede in der Anzahl der Patente zwischen den verschiedenen Ländern. China sticht mit erstaunlichen 1.548 Patentfamilien als dominanter Akteur hervor, was auf eine starke Investition in Forschung und Entwicklung (F&E) für Dual-Chemie-Batterien hindeutet. 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 weisen auch die USA und Südkorea mit 288 bzw. 203 Patentfamilien eine erhebliche Patentaktivität auf. Dies spiegelt ein Wettbewerbsumfeld wider, in dem diese Länder aktiv Fortschritte in der Dual-Chemie-Batterietechnologie verfolgen, um sowohl den inländischen als auch den globalen Energiebedarf zu decken. Das Vorhandensein einer beträchtlichen Anzahl von Patenten aus Deutschland (120) und Japan (121) unterstreicht die Bedeutung dieser Länder in der Batterieinnovationslandschaft weiter.

Im Gegensatz dazu weisen Länder wie Brasilien, Mexiko und verschiedene europäische Länder zwar einen Beitrag zur Patentlandschaft auf, weisen aber viel geringere Anmeldezahlen auf. Brasilien hat beispielsweise 13 und Mexiko 14 Patentfamilien, was darauf schließen lässt, dass zwar eine gewisse Aktivität besteht, diese aber möglicherweise 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, sie bleiben jedoch weit hinter den Spitzenreitern zurück. Insgesamt unterstreichen diese Patentdaten eine konzentrierte Innovationsanstrengung in einigen Schlüsselländern, während andere möglicherweise ihre F&E-Initiativen verstärken müssen, um in diesem sich schnell entwickelnden Bereich aufzuholen.

• Landschaft nach Technologieclustern

Diese Patentlandschaftskarte zeigt mehrere Cluster mit hoher Dichte rund um Dual-Chemie-Batterieanwendungen, was auf unterschiedliche Bereiche konzentrierter Forschung und Entwicklung hinweist. Die prominenten Cluster, wie etwa die mit „Hybrid-Elektrofahrzeuge“, „Energiespeicher-Stromversorgung“ und „Superkondensatoren“, spiegeln wichtige Anwendungsbereiche wider, in denen Dual-Chemie-Batterien aktiv verfolgt werden, um die Energieeffizienz und -effizienz zu verbessern. Die hohe Dichte in diesen Bereichen deutet auf erheblichen Wettbewerb hin, da mehrere Unternehmen Innovationen entwickeln, um ähnliche technologische Herausforderungen oder Marktbedürfnisse zu erfüllen, wie etwa die Verlängerung der Batterielebensdauer von Elektrofahrzeugen oder die Optimierung der Energiespeicherung im Netz.

Darüber hinaus weisen einige Cluster Überschneidungen oder Nachbarschaften auf, was auf Bereiche technologischer Konvergenz hinweist. So sind beispielsweise Hybridantriebssysteme und Verbundstromversorgungen in der Nähe von Hybridfahrzeugen positioniert, was darauf hindeutet, dass Fortschritte im Energiemanagement und in der Energiespeicherung sowohl im Automobilbereich als auch in breiteren Stromnetzanwendungen von Nutzen sein könnten. Diese Überschneidung deutet auf eine strategische Chance für Unternehmen hin, Innovationen branchenübergreifend zu nutzen – beispielsweise indem sie Fortschritte bei der Netzspeicherung auf Hybridfahrzeugsysteme anwenden oder umgekehrt. Unterdessen stellen kleinere, isoliertere Cluster wie „Zink-Ionen-Hybridkondensator“ und „Graphen-Verbundwerkstoff“ aufstrebende oder Nischenbereiche dar. Diese Cluster mit geringerer Dichte könnten auf Leerraum auf dem Markt hinweisen, wo weniger Patente vorhanden sind und das Innovationspotenzial höher ist, insbesondere bei der Entwicklung alternativer Chemikalien oder Materialien für spezielle Anwendungen.

Zusammenfassend zeigt die obige Karte nicht nur Bereiche intensiver Innovation, sondern auch strategische Zonen für branchenübergreifende Anwendungen und potenzielle weiße Flecken in der Materialforschung. Dieser mehrdimensionale Ansatz zur Patentdatenanalyse bietet Einblicke in etablierte und neue Richtungen innerhalb der Dual-Chemie-Batterietechnologie.