基于專利文獻的鉛蓄電池回收利用技術發展建議

胥彥玲，鄧明榮，鄒秀萍

（1.北京市科學技術情報研究所,北京 100032；2.中國科學院科技政策與管理科學研究所,北京 100190）

我國是世界上最大的鉛蓄電池生產、消費國。巨大的生產和使用量必然帶來巨大的廢鉛蓄電池的處理難題。廢鉛蓄電池含有74%的鉛及其化合物，資源回收利用價值高。與原生鉛相比，通過回收再生鉛，每噸可節約標煤65kg、節水235m3、減少固體廢物排放128t[1]。國外很早就開始了廢鉛酸蓄電池的回收利用工作并積累了豐富的經驗。例如，德國法律規定鉛酸蓄電池的生產廠商需要對廢棄電池進行回收處理，日本由社區負責廢棄鉛酸蓄電池的收集及回收，丹麥對新電池收取回收利用費[2]。與國外相比，我國的廢鉛酸蓄電池的回收利用效率較低。過低的回收利用水平不僅導致了資源的浪費，而且對我國的環境亦造成了嚴重的影響。因此，加強對鉛蓄電池回收利用技術的研發對我國的生態環境保護及節約企業的成本都具有重要的意義。

本文從專利角度出發，以全球范圍內申請的鉛蓄電池回收利用技術相關的專利文獻為分析對象，從發展態勢、市場活躍度、專利價值度、主要申請人和我國各地排名五個維度進行深入分析，并提出相關建議，以期為我國鉛蓄電池回收利用技術的發展提供參考。

1 數據與方法

本文采用智慧芽專利數據庫，使用主題關鍵詞結合國際專利分類號（IPC 分類號）的檢索策略進行檢索。其中主題關鍵詞是通過閱讀大量的相關期刊文獻、專利文獻等總結提煉的。主題關鍵詞包括鉛蓄電池、鉛酸蓄電池、鉛酸電池、回收、再利用。采用的IPC 分類號包括H01M10/54、H01M6/52、H01M10/00、B09B、C22B7/00、H01M10/06、H01M10/20、H01M4/14、H01M2/28、H01M4/68、H01M4/73、H01M4/82。檢索截止日為2020年11月17日，檢索范圍為2000年以后，共獲得相關全球專利申請4907 件。因為專利申請到專利公開有18 個月的滯后期，所以2018年以后的數據僅作對比參考。

2 專利數據分析

2.1 發展態勢分析

有關鉛蓄電池回收利用技術的專利出現較早，1923年，一件申請號為US1923620845 的美國專利提到了制作二次電池的成分來源于廢棄的鉛蓄電池；1925年申請的美國專利US1587623A，涉及一種回收鉛蓄電池板組件的工藝，針對已有的加熱和熔化技術存在容易引起氧化、導致金屬損失以及無法獲得純鉛的問題，提出在合適液體載體條件下將格柵和粘黏的氧化物一起壓碎，然后將金屬與載體分離，并處理分離的部分以回收純度較高的金屬。2000年以前申請的鉛蓄電池回收利用技術專利，大多來自美國或日本，中國與加拿大的專利申請量也較多。

鉛蓄電池回收利用技術專利申請趨勢見圖1。從圖1 可以看出，全球鉛蓄電池回收利用技術的專利申請以發明專利為主，已授權的發明專利占到總專利申請量的29%。2000年以來，中國與全球的鉛蓄電池回收利用技術專利申請趨勢基本相同，總體呈向上增長趨勢，具體可分為三個小階段：2000—2004年，申請量較少，趨勢較為平穩；2005—2010年，申請量逐漸增多，但增長速度仍較為平緩；2010年以后，專利申請量進入了快速增長階段，雖有小范圍的波動，但總體呈快速增長趨勢。由此可見，隨著綠色經濟發展的加速推進，鉛蓄電池回收利用逐漸被各國重視，相關的技術研究也進入了高度需求期，研究熱度日益增加，特別在中國近年來研究熱度尤為突出。

圖1 鉛蓄電池回收利用技術專利申請趨勢

2.2 市場活躍度分析

世界各國及地區的鉛蓄電池回收利用技術專利申請數量，可反映出該國及地區的鉛蓄電池回收利用市場活躍程度。鉛蓄電池回收利用技術專利申請受理量排名前十的國家及地區如圖2所示。

圖2 鉛蓄電池回收利用技術專利申請受理量排名前十的國家及地區

專利受理量排名第一的是中國，相關專利受理量在3000 件以上，這反映出中國鉛蓄電池回收利用市場較為活躍；專利受理量排名第二第三的分別為美國和日本；歐洲的專利受理量排名第四。可見，中國、美國、日本等對鉛蓄電池具有巨大消費需求的國家在鉛蓄電池回收利用技術領域具有更迫切的需求。

2.3 專利價值度分析

本次專利價值度的分析主要利用了IncoPat 平臺提供的專利價值分析功能，IncoPat 平臺專利價值分析模型融合了專利分析行業最常見和重要的分析指標（如技術穩定性、技術先進性等二十多個指標），并通過設定指標權重、計算順序等參數，對每項專利進行專利強度自動評價。評分為1—10 分，分數越高，專利價值度越高。統計IncoPat 平臺的評分結果，得到鉛蓄電池回收利用相關專利的價值度如圖3所示。

圖3 鉛蓄電池回收利用技術相關專利的價值度分布

從圖3 可以看出，鉛蓄電池回收利用技術的相關專利申請中，專利價值度從1 分到10 分均有分布，得9 分的最多，其次為7 分。此外，部分申請專利的專利價值度為10 分，如AQMS 公司申請的專利（CN201680041675.8）的評分為10 分，該專利名稱為“從鉛酸電池回收鉛的系統和方法”，提供了允許在回收操作期間簡單和有效地從鉛酸電池中分離鉛的設備、系統和方法。該方法是使鉛膏與堿接觸，由此產生包含可溶性硫酸鹽的上清液和包含不溶性鉛鹽的沉淀物，堿基本上將所有鉛轉化為相應的鉛氧化物，因此可以從鉛膏中完全除去硫酸鹽，從而減少了環境問題，并且通過提供連續的工藝提高了效率。

圖4 為各價值度評分的占比情況。從圖4 可以看出，評分為10 分的專利申請量占總體專利申請量的9%；評分在8 分及8 分以上的專利申請量約占總體專利申請量的42%；評分在6 分及6 分以上的專利申請量占總體專利申請量的69%。可見，鉛蓄電池回收利用技術領域的專利價值度整體較高，專利布局以市場轉化為目的。

圖4 鉛蓄電池回收利用技術相關專利的價值度占比

2.4 主要申請人分析

圖5 是鉛蓄電池回收利用技術相關專利的主要申請人，包括兩個外國申請人和三個中國申請人。

圖5 鉛蓄電池回收利用技術專利申請主要申請人排名

在外國申請人中，美國的AQMS 公司以110 件相關專利申請量位居第一。AQMS 公司的特色是Aqua Refining 鉛回收利用技術，該技術可減少對環境的影響并擴大鉛酸電池回收的生產能力。例如，其申請的專利CN201480071929.1 涉及一種用于鉛酸蓄電池的非冶煉回收的設備和方法，可使用水等電處理溶劑來選擇性地溶解活性材料鉛（PbO、PbO2和PbSO4等），同時清潔并保持固體形式的板柵鉛（如電池板柵和鉛接觸體），優選以連續方式在電解池中溶解的鉛，可以從富含鉛離子的電處理溶劑中回收清潔后的固態板柵鉛。

外國申請人中的RSR 公司的專利申請量排名第三，主要涉及從鉛酸電池廢料中回收硫、薄膜的方法，首次將泡沫浮選法應用于電池回收的材料分離過程中，從而回收存在于鉛酸電池中的鉛化合物和碳材料。此外，RSR 公司還申請了利用磁力分離電化學電池材料中物質的方法。

在中國申請人中，超威電源有限公司的專利申請量排名第二，所涉及的鉛蓄電池回收利用的技術方法較廣。例如，鉛酸蓄電池生產加工過程中蓄電池報廢極板回收方法、鉛酸蓄電池涂板鉛泥再生方法、鉛酸蓄電池廢水零排放的氫氧化鋇處理方法以及從廢鉛膏中直接回收鉛酸電池負極用氧化鉛的方法等。浙江匯同電源有限公司和安徽華鉑再生資源科技有限公司的專利申請量分別排名第四和第五，所申請的專利中也涉及與鉛蓄電池回收利用有關的方法和裝置。

上述主要申請人，均為鉛蓄電池生產企業或者生產企業的關聯公司，其中國外申請人的專利技術研發方向側重于從廢舊鉛蓄電池中提取有價值材料的環保型技術，而中國申請人的專利技術研發方向比較廣泛，不僅涉及廢舊電池的回收技術領域，還涉及鉛酸蓄電池廢棄物的再生利用、鉛酸蓄電池生產過程中產生污染物的治理技術等領域。國外對鉛蓄電池回收利用領域關注得較早，而且技術也相對較成熟，目前發達國家的鉛蓄電池回收再利用率達到98%以上。我國近些年才開始高度關注鉛蓄電池回收利用領域，在回收利用技術研發領域涉及較廣泛，更重要的是由于我國鉛蓄電池的生產消費總量較大且分散，故而回收技術仍是一大需要突破的難題。

2.5 地方專利申請情況

浙江省申請的鉛蓄電池回收利用相關專利量排名第一，接近400 件，除申請量排名靠前的超威電源有限公司和浙江匯同電源有限公司外，還有浙江天能電源有限公司等申請人在鉛蓄電池回收利用領域開展研發和專利布局。江蘇省的相關專利申請量排名第二，有代表性的申請人為江蘇新春興再生資源有限責任公司，另有眾多申請量較少的申請人。

浙江省和江蘇省都是鉛蓄電池的生產大省，2019年生態環境部梳理了343 家鉛蓄電池生產企業清單，其中包括26 家浙江企業和59 家江蘇企業，這說明鉛蓄電池的生產能力帶動了鉛蓄電池回收利用技術的發展。

3 結論及建議

3.1 專利申請數量總體呈增長趨勢

從鉛蓄電池回收利用技術的專利申請態勢來看，自2000年以來中國與全球的鉛蓄電池回收利用技術專利申請趨勢基本相同。

3.2 中國的專利申請量最大

相關專利量排名第一的是中國，相關專利受理量在3000 件以上，在數量上遠超其他國家及地區，這反映出中國的鉛蓄電池回收利用市場較為活躍。美國、日本和歐洲的專利受理量也相對較多。

3.3 專利價值度整體較高

在專利價值度方面，得分從1 分到10 分均有分布，得分為9 分的占比最多，其次為7 分。此外，部分申請專利的專利價值度為10 分，得分在8 分及8分以上的專利數量為42%。可見，鉛蓄電池回收利用技術領域的專利價值度整體較高。

3.4 外國申請人不能忽視

在全球排名前五的申請人中，中國申請人占據了3 位，但國外的AQMS 公司和RSR 公司申請的專利中除了涉及對傳統方法或裝置的改進，還涉及使用電處理溶劑以及泡沫浮選法等新方案來選擇性地溶解廢鉛蓄電池中的活性材料。

3.5 生產企業亦是回收企業

浙江省申請的鉛蓄電池回收利用技術相關專利量排名第一，江蘇省次之。

未來，面對低碳經濟發展的大趨勢，鉛蓄電池回收利用的相關技術也進入了高度需求期，研究熱度日益增加。在我國，“十四五”期間將是鉛蓄電池回收利用領域研發的高速發展階段。國家發展改革委于2019年8月發布的《鉛蓄電池回收利用管理暫行辦法（征求意見稿）》顯示，我國將實行鉛蓄電池回收目標責任制，鉛蓄電池回收率在2025年年底要達到70%以上，鉛蓄電池生產企業（含進口企業）應通過自主回收、聯合回收和委托回收等方式，實現國家確定的回收目標[3]。由此可知，“十四五”期間鉛蓄電池生產企業將會繼續加大在回收利用技術上的研發投入。未來，建議國家繼續加強針對鉛蓄電池生產企業在鉛蓄電池回收利用領域的相關政策引導，促進企業加強對鉛蓄電池回收利用技術的研發投入。企業在進行研發時，應先調研我國鉛蓄電池回收利用技術的市場需求，重點關注已公開的專利技術，避免重復研究和侵權風險，同時還需了解國內其他鉛蓄電池生產企業在鉛蓄電池回收利用技術上的研發動向，及時做好專利布局來保護研究成果。