产业技术链视角下我国动力电池产业问题分析与对策研究

摘要：低碳经济背景下，纯电动汽车产业凭借其清洁无污染等特点迎来了前所未有的发展机遇。动力电池作为纯电动汽车产业唯一的动力来源，其技术发展状态已成为产业竞争分析的关键。运用专利数据，从产业技术链视角，全景观描述了我国动力电池产业发展现状，深入剖析了我国动力电池产业面临的挑战。结果发现，目前跨国公司对我国动力电池产业已经形成专利控制，我国企业处于核心元件技术缺失的空心化状态，核心竞争力也远远落后于国外优势企业。最后，提出提升我国动力电池产业竞争力的对策与建议，可为更好地促进我国动力电池产业健康发展提供借鉴。

0 引言

随着生态环境和能源危机的日益恶化，特别是尾气排放导致的雾霾天气和温室效应的日益加剧，以燃油为动力的传统汽车产业发展受到了严峻挑战，绿色能源需求迅速增长。纯电动汽车产业凭借其清洁无污染等特点迎来了前所未有的发展机遇。动力电池作为纯电动汽车唯一的动力来源，成为纯电动汽车产业竞争的关键。为此，世界各国纷纷制定了相关产业发展鼓励政策。其中，以美国、日本和欧洲为代表的发达国家开展了纯电动汽车车用动力电池等前沿技术储备研究[1]。韩国政府公布了“2020电池计划”，用以促进产业增长[2]。我国《国家重点研发计划新能源汽车重点专项实施方案(征求意见稿)》提出：“要建立起完善的电动汽车动力系统科技体系和产业链[3]。”发展新能源汽车是我国从汽车大国迈向汽车强国的必由之路，而动力电池技术成为制约电动汽车产业化进程的瓶颈技术[4]。因此，为了在新一轮纯电动汽车产业革命中抢占先机，并实现产业技术均衡发展，亟需弄清我国动力电池产业发展现状。针对我国动力电池产业面临的挑战，提出其未来发展对策与建议，可为更好地促进我国动力电池产业健康发展提供借鉴。

1 文献回顾

近年来，已有很多学者对产业发展问题与对策进行了相关研究。例如，常静等[5]通过企业调查法，针对企业技术创新与转移活动的主要特点和突出问题提出了若干政策建议，为更好地促进北京地区企业开展技术创新与转移活动提供了借鉴。陈建安等[6]研究了湖北省新型产业技术研究院与台湾工研院的差距，对比了我国产业技术研究院存在的问题，并提出了未来发展建议。上述方法虽然能揭示一定问题，但研究结果在一定程度上受专家主观判断的影响。而专利作为反映产业技术特性的重要指标，在产业研究中越来越重要。黄鲁成等[7]运用专利数据，从专利申请量、专利合作率、专利授权率等方面定量分析了北京生物产业发展现状，更加客观地提出了北京生物产业发展对策。因此，本文采用专利数据揭示我国动力电池产业发展存在的问题。

随着国内外学者对动力电池产业关注度的逐渐提升，围绕动力电池产业的专利研究成果主要分为两种：一是专门针对动力电池产业关键技术进行专利分析，内容包括技术发展趋势、技术内容、专利申请人和申请区域等。例如，董超[8]从专利角度分析了我国动力电池产业各类动力电池发展趋势及技术领域，并指出了动力电池产业的发展前景。关键技术确定和分析固然重要，但关键技术成熟并不能够代表整个产业的成熟，关键技术也并不一定能代表最有前景的产业[9]，仅以产业中的关键技术代表整个产业发展比较片面；二是立足于动力电池产业，对产业发展态势进行专利分析，掌握电池技术领域全球专利发展趋势、专利布局和重要申请人，通过对比发现我国目前的竞争地位。例如，王云飞等采用文献调研、技术生命周期、企业竞争六要素等方法，分析了动力型锂离子电池技术领域全球专利总体发展趋势、细分技术、专利布局和重要申请人，为政府、企业及研究人员提供了有益参考与支持。但由于技术、资源、市场及环境等因素不同，产业各环节在技术特征和产品形态上发展状态也极不平衡。因此，基于产业专利分析并不能突出或明确产业各环节技术的研究现状，更不能及时发现产业链上的薄弱环节和不合理技术布局。因此，只有实现产业与技术协同发展，才是产业发展的关键(岳中刚，2014)。

2000年，远德玉[10]首次提出产业技术链的概念，他认为产业技术链是一个具有某种内在联系的产业集群链条。产业技术链既包括基于产业链同一技术环节的配套技术横向分析，又包括基于产业链上下游不同技术环节配套技术的纵向分析[11]，更强调链上每个可供选择的细分领域的基本技术状况。因此，从产业技术链视角对我国动力电池产业进行专利全景观分析，不仅可以从整体上把握动力电池产业发展现状，还可以更加细粒度地揭示我国企业战略布局与竞争实力，并深入剖析我国动力电池产业面临的挑战，对提升我国动力电池产业整体竞争力具有重要意义。

2 动力电池产业技术链结构特点与内容

2.1 动力电池产业技术链结构组成

文献[12]对动力电池产业技术链作了详细论述，提出动力电池产业技术链由原材料、电池组成、电池系统和汽车电池集成4个环节构成。其中，由于原材料组成比较复杂，且不涉及具体技术，也不符合专利申请要求[13]，所以在专利检索过程中，原材料环节不予考虑。因此，动力电池产业链由3个环节构成(见图1)，产业链各环节技术链分别为电池组成技术链、电池系统技术链和汽车电池技术链。其中，电池组成环节技术链主要包括正极、负极、电解液、隔膜等电池组成制造技术；电池系统环节技术链主要包括电池和电池组等技术；汽车电池环节技术链主要包括汽车连接技术电磁感应等技术。本文按照图1产业技术链分布，采用主题词结合“IPC”检索策略检索专利。

2.2 动力电池产业技术链内容分析

按照图1所示的产业技术链结构分布，本文分别从产业技术链整体发展趋势、企业竞争态势、核心技术、核心技术竞争战略和技术生命周期5个方面对其进行分析。其中，产业技术链整体发展趋势分析是用专利申请年分布情况反映技术领域的演变历程与发展趋势(李文娟等，2015)，如以专利申请年为横轴，以专利数量为纵轴统计专利变化趋势；产业技术链企业竞争态势分析是运用企业在产业链和各环节技术链的专利分布情况，比较各企业在全产业链、产业链各环节技术链的技术竞争态势；产业技术链核心技术分析是针对国际专利分类号(IPC)，运用社会网络分析法和网络中心度测度产业链各环节技术链的核心技术[14]；产业技术链企业核心技术竞争战略分析是利用国外优势企业及我国企业在动力电池产业各环节技术链的核心技术分布情况反映各企业的核心技术竞争优势；产业技术链技术生命周期分析是通过统计一段时间内某项技术相关专利申请数量和专利权人数量变化情况，计算产业链各环节技术链的技术生命周期[15]。具体技术路线如图2所示。

3 我国动力电池产业发展问题分析

本文基于产业技术链分析视角，对我国动力电池产业发展现状进行全景观描述，不仅可以从宏观上了解我国动力电池产业发展态势，还可以对产业各环节技术链的核心技术进行更细粒度的景观分析，进而实现对我国动力电池产业竞争力的全景观描述，为我国动力电池产业健康发展提供对策与建议。

3.1 我国动力电池产业技术已步入稳定发展阶段

通过历年专利数量变化可以反映该国在技术领域的技术实力，从而为科研立项、技术开发等重大决策提供依据[16]。图3为我国动力电池产业及各环节技术链的历年专利族数量。其中，图中折线代表了整个动力电池产业技术发展趋势，柱形图分别代表了动力电池产业各环节技术链技术发展趋势。由于专利从申请到公开大约有18个月的滞后期，因此2014年和2015年专利数据量不完整，仅作参考。

从整个产业链看，随着全球气候环境的恶化，动力电池产业逐渐成为我国关注的焦点，专利数量逐渐增多。目前，动力电池产业发展主要分为3个阶段：①发展初期(1986-2005年)。这一阶段，我国对动力电池产业关注较少，专利族数量较少，仅占专利总量的10%左右，专利增长率极低；②快速增长期(2005-2012年)。专利族数量在2012年达到最高点。首先，“十一五”国家863计划[17]的设立，在很大程度上推动了我国动力电池产业发展。其次，《国务院关于加快培育和发展战略性新兴产业的决定》[18]规定将新能源、新材料、新能源汽车产业培育成国民经济先导产业，而动力电池作为新能源、新材料、新能源汽车三大产业中的重点交叉产业，成为我国的重点研究领域。因此，这一阶段的专利族数量急剧增加，专利年增长率较之前也有大幅提高；③发展稳定期(2012-2013年)。这一阶段专利族数量尽管不断增加，但增速放缓。这表明，目前我国动力电池产业发展已步入稳定发展阶段，专利整体增长趋势变缓。因此，要在动力电池产业占有一席之地，除在数量上具有一定优势外，更应该对整个产业技术链进行部署。

从产业各环节技术链看，目前我国动力电池产业各技术链发展趋势大致相同，均与我国动力电池产业总体发展趋势保持一致。其中，电池组成和电池系统技术链专利数量相当，但远远落后于汽车电池技术链专利数量。一方面说明，我国动力电池产业专利发展主要是由汽车电池技术链专利增长引起的；另一方面也突出了汽车电池技术链在我国动力电池产业中的重要地位。

3.2 跨国公司对我国动力电池产业技术形成专利控制

经济全球化背景下，国家产业间的竞争日趋激烈，世界各国纷纷培育本国产业集群，以此在产业技术链高端市场占有一席之地，进而提高本国产业竞争力(黄立业等，2015)。企业专利数量不仅可以反映自身技术水平与研发实力，还可以识别出技术市场垄断者，为企业制定相关技术策略提供依据。因此，本文将动力电池产业以及各环节技术链专利数量排名前十位的企业及其国别绘制成表1，以此探讨我国动力电池产业各企业的市场竞争力。

从整个动力电池产业企业分布情况看，动力电池产业优势企业类型以电子、汽车制造类企业为主，如丰田、三星等。其中，以丰田为代表的日本企业占50%，专利数量高达66%。这说明，日本在我国动力电池产业市场中扮演着重要角色，在市场竞争中拥有绝对优势，是我国动力电池产业的市场垄断者。其次，韩国、美国和德国在我国动力电池产业竞争中也占有一席之地，而我国企业在动力电池产业专利数量排名前十位中尚未涉及。这表明，我国企业在动力电池产业市场中与发达国家尚存在较大差距，企业竞争力相对较弱，尚未形成本国产业专利壁垒。

从各环节技术链企业分布情况看，日本丰田和本田、德国罗伯特博世有限公司以及美国福特公司在3条技术链市场中的产业技术链布局完整，且具有较高的竞争地位。其中，日本丰田公司不仅在整个产业中专利数量最多，而且在3个技术链中专利数量遥遥领先。我国企业在电池组成、电池系统和汽车电池3个技术链市场拥有者中，企业数量分别占20%、30%和0%。汽车电池技术链专利数量最多，但在该技术链我国企业尚无专利布局，专利主要集中在产业链中上游。这一方面表明，我国在整个动力电池产业链中专利布局不完整，尚未形成完整的全产业链市场竞争优势；另一方面，我国企业在产业各环节技术链中分布相对分散，缺乏技术竞争优势。这既给后来研发者带来了挑战，也为我国技术引进提供了依据，为我国动力电池产业技术发展带来了一定的发展机遇。

3.3 动力电池产业核心技术主要集中在电池系统和电池集成技术链

在产业领域技术网络中，一个对其它许多技术领域都有影响的技术领域，往往会成为该产业的核心技术领域[14]。核心技术有效测度对提高产业决策水平具有重要意义。本文针对IPC国际专利分类号，采用社会网络分析方法，结合网络中心度指标，共同测度产业核心技术。图4为通过Netdraw软件绘制的我国动力电池产业技术网络图谱。

由图4可知，我国动力电池产业专利技术主要分布在以下4个重点领域：一是电动车辆动力装置技术领域(B60L大类)，二是车辆控制系统技术领域(B60W大类)，三是电池组技术领域(H01M大类)，四是电能存储技术领域(H02J大类)。表2列出了动力电池产业中心度排名前3位技术的IPC、中心度及其含义。从表2可知，车辆控制系统技术领域、变速传动控制技术领域和电力牵引技术已经成为动力电池产业的核心技术。其中，网络中节点中心度最高值为67，该节点代表的技术领域是动力汽车车辆控制技术。

同样，根据上述方法，分别可以得到我国动力电池产业中电池组成技术链、电池系统技术链和汽车电池技术链核心技术分布情况(见表3)。

由表3可知，我国动力电池产业电池组成技术链专利技术主要分布在电极制造、电池箱制造领域和安装架技术领域。其中，网络中节点中心度最高值为37，该节点代表的技术领域是电极制造技术；动力电池产业电池系统技术链专利技术主要分布在电池供电技术、二次电池使用技术和电能存储技术领域。其中，网络中节点中心度最高值为44，该节点代表的技术领域是电池供电技术；动力电池产业汽车电池技术链专利技术主要分布在车辆控制技术、机械储能技术和变速传动技术领域。其中，网络节点中心度最高值为56，该节点代表的技术领域是汽车车辆控制技术。

从动力电池产业核心技术分布以及各环节技术链核心技术分布情况可以看出，我国动力电池产业核心技术主要集中在汽车电池技术链和电池系统技术链方面。另外，我国动力电池各环节技术链都有自己独特的核心技术，仅仅掌握动力电池产业核心技术是远远不够的，要使整个产业健康发展，需要各环节技术链协同发展。

3.4 我国企业核心技术竞争力远远落后于国外优势企业

为了充分了解我国企业与优势竞争企业在动力电池产业各环节技术链核心技术的分布结构，表4列出了各企业核心技术占比情况。从表4可知，日本丰田和本田、德国罗伯特博世有限公司以及美国福特公司在3条技术链市场产业技术链布局完整，成为具有较高竞争地位的优势企业，核心技术专利占比较高。超维电力和比亚迪是我国动力电池产业电池组成技术链中专利数量靠前的企业，超维电力尽管专利数量在电池组成技术链上具有一定竞争优势，但核心技术专利占比却为0，核心技术竞争力较弱，只有比亚迪公司在电池系统技术链核心技术中有专利分布，且专利数量仅次于日本丰田和德国博世公司。因此，整体而言，我国企业在动力电池产业核心技术的分布情况远远落后于国外优势企业。

从我国企业核心技术占比可知，尽管我国动力电池产业专利数量很多，但企业专利拥有量却很少，各产业技术链核心技术专利更是少之又少。这说明，在动力电池产业，我国目前尚未掌握核心技术，在产业竞争中缺乏一定优势。

3.5 我国动力电池产业链及各环节技术链已步入技术下降期

一般来讲，产业在发展时期就在不断演化和跃迁。企业作为产业最主要的载体，如何准确把握进入某一产业的时间，对企业今后发展至关重要[19]。对技术生命周期进行分析不仅可以判断该技术领域现在所处阶段，还可以根据技术历史发展轨迹预测其未来发展趋势(蔡爽等，2008)，很好地展示技术发展的全面信息。本文通过统计一段时间内某项技术相关专利申请数量和专利权人数量变化情况，反映动力电池产业各环节技术链技术生命周期(如图5所示)。

技术发展一般都会经历起步期、发展期、成熟期和下降期4个阶段。首先，在技术起步阶段，由于对技术了解不够深入，专利数量和专利权人数量都较少；随着技术的不断发展，技术进入成熟期，专利数量大量增加，专利权人数量也迅速增加；之后，专利数量和专利权人数量实现稳定增长，技术进入成熟期；最后，经过市场和技术淘汰，专利数量和专利权人数量都逐渐减少，技术进入下降期。由图5可知，我国动力电池产业各环节技术链均经历了起步期、发展期和成熟期3个阶段，专利权人数量和专利数量均有所下降，并随之进入技术下降期。由于技术生命周期与产业竞争力正相关，因此，了解产业链各环节技术链技术生命周期，对于产业发展壮大具有重要意义。企业可根据目前产业中各技术所处生命周期阶段，确定自己进入某一产业的时间以及需要采取的专利战略。

上述研究结果表明：①我国动力电池产业虽然起步较晚，但经过多年积累，已经具备了一定的竞争实力和技术储备。其中，我国企业在电池系统技术链的优势最大，专利数量占比较高，电池组成和汽车电池技术链次之；②我国动力电池产业链各环节技术链排名前3位的企业分别来自日本、韩国和美国。我国企业在电池组成和电池系统技术链分别仅有1个和2个企业，在汽车电池技术链优势企业中，我国企业尚无涉及；③国家相关政策的颁布在一定程度上引导了我国动力电池产业发展。同时，由麦特卡尔夫定律可知，发达国家企业在我国动力电池产业各环节技术链的专利申请也在一定程度上促进了我国动力电池产业发展，特别是比亚迪在电池系统技术链核心技术的相对优势。企业要想在激烈的市场竞争中占有一席之地，加强与优势企业之间的技术研发合作十分必要；④目前，我国动力电池产业各环节技术链核心技术主要掌握在发达国家企业手中，我国企业核心技术发展相对不足，在技术和产业上也都处于产业技术链低端位置，尚未形成本国专利壁垒。同时，我国动力电池产业各环节技术链均进入技术下降期，这对我国企业进入动力电池产业并占有一席之地造成了一定障碍。

4 我国动力电池产业未来发展对策与建议

本文从产业技术链视角，对我国纯电动汽车动力电池产业发展现状进行了全景观描述。根据上述分析结果，本文提出以下对策与建议：①我国应在原有技术水平上，继续扶持和培育我国动力电池产业发展，尤其是加强我国企业在动力电池产业各环节技术链的协同发展；②在国家或企业竞争中，仅有零散的技术布局无法形成自己的创新特色。应调整我国企业专利布局，构建完整产业链，逐步形成具有我国特色的产业技术链，加大我国动力电池产业的市场占有率，进而实现我国动力电池产业更广泛的专利覆盖，尤其是加强汽车电池技术链的专利布局；③我国企业应抓住机遇，加强与发达国家优势企业开展技术研发合作，特别是丰田、本田、博世及福特公司等；④加强核心技术重点突破，依靠自主创新提高我国企业在动力电池产业技术链核心技术的专利布局，逐渐摆脱核心技术依赖进口的现状，提升我国在技术和产业上的竞争地位，实现技术快速发展。

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Analysis and Countermeasures Research on the Problem of Power-BatteryIndustry in China Under the Perspective of Industrial Technology Chain

(School of Economics and Management, Beijing University of Technology, Beijing 100124,China)

Abstract：Under the background of low carbon economy, the pure electric vehicle has an unprecedented development opportunity with the characteristics of clean and non-polluting. As the only power source of pure electric vehicles, the development of power battery technology is the key to the analysis of industry competition. This paper describes the development status and analysis of the challenges in-depth of China's power battery industry from the perspective of industrial technology chain by using patent data. The results show that multinational companies has been formed patent control on China power battery industry, China's enterprises are in the core of the core components of the lack of technology, the core competitiveness is far behind the advantages of foreign enterprises. Finally, putting forward the countermeasures and suggestions to improve the competitiveness of the power battery industry in China, in order to provide reference for the healthy development of China's power battery industry.

Key Words：Industrial Technology Chain; Power Battery Industry; Patent Landscape

收稿日期：2016-08-16 基金项目：国家社会科学基金重大项目(11&ZD140)

作者简介：吴菲菲( 1962-)，女，北京人，博士，北京工业大学经济与管理学院教授，研究方向为技术创新管理、项目管理;栾静静(1991-)，女，山东烟台人，北京工业大学经济与管理学院硕士研究生，研究方向为技术创新管理;黄鲁成( 1956-)，男，河北徐水人，博士，北京工业大学经济与管理学院教授，研究方向为科技管理、技术与项目管理、技术未来分析等;张亚茹(1991-)，女，山东枣庄人，北京工业大学经济与管理学院硕士研究生，研究方向为技术创新管理。