数据搬运工 | 石墨及其应用专利态势（下）

近期，世界知识产权组织（WIPO）发布了《石墨及其应用的专利态势报告》（Patent Landscape Report-Graphite and its Applications），报告涉及过去十年来全球石墨相关专利活动。本期数据搬运工，我们主要了解一下石墨技术的应用情况。

电池应用是一个关键驱动力，并将继续推动全球石墨相关的创新

石墨作为锂离子电池广泛使用的阳极材料，在电池应用方面已经引起了全球的高度关注，占全球石墨产量的10-15%（图2-1）。2012至2021年，有超过8,000项专利家族被申请，电池应用是全球石墨相关发明的一个主要驱动力。

中国拥有最多的电池应用的石墨专利家族，其次是日本和韩国，这三个国家/地区贡献了全球90%以上的专利家族。

图2-1. 石墨相关专利家族、中国和世界其他国家的创新成熟度矩阵

电池领域的创新主要由电池制造商或阳极供应商推动，他们积累了大量的专利组合，重点关注基于石墨阳极创新的电池性能改进。

除了实体企业，学术界和研究机构，特别是中国的大学，一直是石墨阳极技术创新的重要来源。

由于近年来清洁能源行业的爆炸性市场增长，特别是电动汽车和大规模储能方面的储能需求快速增长，预计电池中对石墨的需求将进一步增加。越来越多的领先创新者正在为下一代电池技术探索创新的石墨阳极，以及具有更大能量密度和更好性能的替代阳极解决方案。

聚合物和陶瓷应用是石墨技术创新的热点话题

2012至2021年，石墨在聚合物中的应用是一个创新热点话题，全球有超过8,000项专利家族被申请。

但是，近年来该领域的专利申请量有所下降，包括中国、日本和美国的专利申请人。大量的专利申请之后出现的下降趋势表明，该领域是一个具有大量技术积累的探索领域。

总体而言，用于聚合物复合材料的石墨发明具有很强的商业驱动力，每五个相关专利系列中就有四个是由商业实体申请的。

将石墨用于制造陶瓷是石墨应用的另一个深入研究的领域，仅在过去十年就有超过6,000项专利家族被注册。

其中，用于耐火材料的石墨是全球创新的重点。在中国，耐火材料的专利申请占与陶瓷有关的石墨专利家族的三分之一以上，在世界其他地区约占五分之一。其他重要的石墨应用包括高价值的陶瓷材料，如从电气和电子、航空航天和精密工程到军事和核应用各个特定行业的碳化物。

石墨用于碳刷的应用已达到饱和点

碳刷领域是一个长期探索的石墨应用领域，被认为是一个成熟的领域。在过去十年中，这一领域的发明很少，2012至2021年，申请的专利家族不到300项，源自中国（贡献最大的国家）的大多数专利家族是在早年申请的（图2-2）。

此外，用于碳刷的石墨从世界其他地方获得的关注也很小，在过去十年中只有零星的专利申请。2012至2021年，来自世界其他地区的专利家族的总数量远远低于1992至2001年和2002至2011年的申请（图2-3），这表明碳刷技术已经进入技术周期的最后阶段。

图2-2. 按申请年份划分的与碳刷有关的中国石墨专利家族数量（项）

图2-3. 与碳刷应用石墨有关的专利系列的申请趋势（1972-2021年），来自世界其他地区（除中国）的专利家族数量（项）

石墨用于生物医学、传感器和导电油墨的应用正在兴起

生物医学、传感器和导电油墨是石墨的新兴应用领域，吸引了学术界和商业实体的兴趣，包括著名大学和跨国公司。

通常情况下，对于一个新兴的技术领域，相关的专利家族是由不同的组织提交申请，没有任何参与者占据主导地位。

因此，排名靠前的申请人拥有发明的数量很少，而不像在充分探索的领域，他们会有强大的技术积累和大量的专利组合。

这三个新兴领域的创新重点是高度分散的，对同一个申请人来说也可能是多样化的。最近的发明被认为是利用了石墨纳米材料的发展，特别是石墨纳米复合材料和石墨烯。