Technologie de stockage d'énergie : analyse des données de brevets sur les batteries à double Chemistry

L'analyse du paysage des brevets offre un aperçu précieux de l'innovation, nous aidant notamment à prédire l'avenir d'une technologie. Nous réalisons nos études de cartographie des brevets et d'analyse des données à l'aide de notre puissante plateforme de recherche et d'analyse de brevets Orbit Intelligence . Ce logiciel de pointe de veille sur la propriété intellectuelle (PI) donne accès à la plus grande base de données de brevets et de littérature scientifique au monde.

Après avoir appliqué diverses équations et classifications pour construire la base de données pour notre analyse des données de brevets, notre étude de l'innovation dans les batteries à double chimie a produit les résultats suivants :

• Dynamique de dépôt de brevet

Le graphique ci-dessus illustre les tendances en matière de dépôt de brevets pour les batteries à chimie mixte, organisées par année de priorité. Dans l’ensemble, on observe une tendance constante à la hausse du nombre de familles de brevets de 2004 à 2022, ce qui met en évidence l’intérêt croissant et l’innovation dans cette technologie de stockage d’énergie depuis près de deux décennies. Les dépôts de brevets ont commencé à un faible niveau, avec 22 familles de brevets en 2004, puis ont augmenté régulièrement, affichant une accélération notable après 2010.

L'année la plus riche en dépôts de brevets a été 2022, avec un record de 300 familles de brevets, suivie de 283 familles de brevets en 2023. Les données pour 2023 et 2024 peuvent toutefois être incomplètes en raison du délai standard de 18 mois entre le dépôt prioritaire et la publication, ce qui signifie que ces chiffres (129 familles de brevets pour 2024 et 283 familles de brevets pour 2023) sont susceptibles d'augmenter à mesure que de nouveaux brevets sont publiés. Le taux de croissance annuel composé (TCAC) entre 2011 et 2022 indique que l'innovation dans ce domaine est en expansion, avec un pourcentage d'environ 16 %.

Sur le nombre total de familles de brevets identifiées, 1 994 sont toujours actives (« en vie »), tandis que 1 173 ont expiré ou sont devenues inactives (« mortes »). Le nombre important de brevets inactifs parmi les familles de brevets de batteries à double chimie reflète les tendances communes dans des domaines en évolution rapide. De nombreux brevets ont expiré naturellement au fil des ans, en particulier les plus anciens, tandis que d'autres ont été abandonnés lorsque les entreprises se sont détournées de technologies obsolètes ou moins viables. Ce taux élevé d'expiration ne compromet pas la croissance du domaine ; il indique plutôt l'expérimentation extensive typique des premières étapes de l'innovation, où seules certaines approches conduisent finalement à des solutions durables.

Parallèlement, la tendance à la hausse notable des dépôts de brevets entre 2004 et 2022, notamment au cours des dernières années (voir ci-dessous), témoigne d’un niveau élevé d’innovation et d’engagement continu dans ce domaine. Les entreprises ont de plus en plus exploré des technologies nouvelles et améliorées, ce qui a conduit à des niveaux record d’activité en matière de brevets, en particulier au cours des dernières années. Bien qu’un nombre important de brevets anciens soient arrivés à expiration, la croissance globale des dépôts indique que le secteur reste dynamique et plein de potentiel.

En conclusion, les données reflètent une croissance significative de l’activité de dépôt de brevets liée aux batteries à double chimie, les dernières années ayant enregistré certains des niveaux les plus élevés d’activité de dépôt de brevets enregistrés. Cette tendance correspond probablement à la demande croissante de technologies avancées de stockage d’énergie, stimulée par les applications dans les véhicules électriques et les solutions de stockage d’énergie renouvelable.

• Familles de brevets par titulaire

Les données sur les brevets déposés pour les batteries à double chimie révèlent un paysage dynamique d'innovation et de concurrence entre diverses institutions et entreprises. La State Grid Corporation of China se distingue notamment par le plus grand nombre de brevets au total, avec 43 familles de brevets mortes et 76 en vie . Ce nombre important de brevets actifs suggère un engagement fort en faveur de l'avancement de la technologie de stockage d'énergie, reflétant le rôle stratégique de l'entreprise dans l'infrastructure énergétique chinoise et son dévouement à des solutions innovantes dans un secteur en évolution rapide. Les tendances indiquent une augmentation constante des dépôts actifs, en particulier à partir de 2013, mettant en évidence l'accent mis par l'entreprise sur l'amélioration de la technologie de stockage d'énergie pour répondre à la demande croissante.

En revanche, la North China Electric Power University présente un nombre élevé de 29 brevets morts aux côtés de 22 brevets en vigueur , ce qui indique un nombre substantiel de brevets plus anciens qui n’ont peut-être pas donné lieu à des innovations durables ou qui ont été remplacés par des développements plus récents. De même, des entités comme Tesla et GM Global Technology Operations présentent un nombre important de familles de brevets en vigueur, 21 et 29 respectivement. Leur dynamique de dépôt démontre un engagement constant dans l’innovation, avec des demandes de brevet régulières probablement alignées sur la demande croissante de véhicules électriques et de solutions d’énergie renouvelable. Ce dépôt de brevets actif suggère que ces entreprises ne se contentent pas de s’engager dans le développement de nouvelles technologies, mais qu’elles répondent également efficacement à l’évolution rapide du paysage du marché.

La répartition des brevets morts et vivants parmi les 20 premiers titulaires met en évidence à la fois la nature compétitive de ce secteur et les défis inhérents à l’innovation. Par exemple, alors que des institutions telles que l’Université du Zhejiang et l’Université de Tsinghua possèdent un grand nombre de familles de brevets actives ( 21 et 17 , respectivement), leur nombre de brevets morts révèle la tendance commune à l’expérimentation au sein du secteur. Cette tendance identifiée par notre analyse des données sur les brevets illustre la manière dont les entreprises et les universités poursuivent souvent de multiples pistes de recherche, où seule une fraction des idées peut conduire à des solutions commercialement viables.

• Dynamique de Dépôt par cessionnaire

©Questel 2024

La dynamique des dépôts de brevets dans ce secteur montre des hauts et des bas évidents, reflétant la manière dont les différentes organisations répondent aux besoins du marché et aux changements technologiques. De 2004 à 2024, on a constaté une augmentation notable de l'activité de dépôt de brevets, en particulier après 2013, alors que des acteurs majeurs comme la State Grid Corporation of China ont intensifié leurs efforts pour innover dans la technologie de stockage d'énergie. Cette tendance est également observée dans des universités telles que Tsinghua et Zhejiang, qui ajustent leur orientation de recherche en fonction des derniers développements. Cependant, le nombre élevé de brevets expirés met en évidence les défis de l'innovation, où de nombreux projets n'aboutissent pas à des produits réussis, soulignant la nécessité pour les entreprises et les institutions de s'adapter et de changer continuellement leurs stratégies.

• Vitesse de la famille de brevets par cessionnaire

La « vélocité d'une famille de brevets » reflète l'activité de dépôt récente (nombre de familles dont la première date de dépôt est dans les cinq dernières années, divisé par cinq) : Plus une entreprise apparaît à droite sur le graphique ci-dessus, plus elle est actuellement considérée comme active dans le domaine. Le « score de l'indice de valeur du portefeuille » représente la valeur d'un portefeuille de brevets calculée sur la base de la couverture et de l'impact technologique de chaque famille : Plus une entreprise est haut sur le graphique ci-dessus, plus son portefeuille est précieux. Le diamètre de chaque cercle est déterminé par le nombre moyen d'extensions d'une famille.

• Tesla se distingue dans le quadrant supérieur gauche avec une vélocité de famille de brevets relativement faible mais un indice de valeur de portefeuille élevé. Cela indique que Tesla a déposé moins de brevets récents dans ce domaine, mais que son portefeuille est de grande valeur, ce qui signifie un fort impact technologique et un potentiel de marché. La grande taille du cercle suggère en outre que les brevets de Tesla ont une couverture juridictionnelle étendue, reflétant une stratégie axée sur la protection des innovations à forte valeur ajoutée dans plusieurs régions.
• GM Global Technology Operations se positionne légèrement à droite de Tesla, avec un indice de valeur de portefeuille modéré et une vélocité de famille de brevets plus élevée. Cela suggère que GM a été plus actif dans les dépôts de brevets récents que Tesla, cherchant potentiellement à étendre ou à améliorer son portefeuille dans la technologie des batteries à double chimie. Cependant, les brevets de GM semblent avoir une portée mondiale moins étendue que ceux de Tesla. Le score de valeur modéré indique toujours un impact technologique notable, suggérant que GM se concentre sur l'innovation mais peut-être avec une portée juridictionnelle plus étroite.
• State Grid Corporation of China est située à l'extrême droite du graphique, affichant la vitesse de dépôt de famille de brevets la plus élevée parmi les cessionnaires. Cette vitesse élevée reflète une activité récente importante dans le dépôt de brevets liés aux batteries à double chimie, démontrant la forte concentration de l'entreprise sur l'expansion rapide de sa présence technologique. Bien que le score de l'indice de valeur du portefeuille de State Grid soit modéré, son positionnement sur le graphique souligne une stratégie agressive visant à établir une présence dans ce domaine par le biais de dépôts de brevets continus, visant potentiellement à obtenir un avantage concurrentiel grâce au volume et à l'activité récente.
• L'Université Tsinghua, l'Université du Zhejiang et d'autres universités apparaissent plus bas sur les deux échelles. Cela suggère que ces institutions universitaires possèdent des portefeuilles de brevets ayant un impact relativement plus faible et moins de dépôts récents. Leur position sur le graphique indique que leurs contributions peuvent être moins axées sur l'obtention d'une domination commerciale ou d'une protection étendue, reflétant l'approche universitaire typique d'une activité de dépôt de brevets axée sur la recherche plutôt que sur le marché.
  

Dans l’ensemble, ce graphique met en évidence les stratégies contrastées des titulaires de brevets dans le domaine des batteries à chimie mixte. Certaines entreprises, comme Tesla, se concentrent sur le maintien d’un portefeuille de brevets de grande valeur et bien protégé avec des dépôts récents limités, mettant l’accent sur la qualité et la portée. En revanche, des entités telles que la State Grid Corporation of China donnent la priorité aux activités récentes, cherchant potentiellement à progresser rapidement et à bénéficier d’une couverture plus large dans ce domaine technologique. Cette différenciation souligne les différentes approches de l’innovation et de la stratégie en matière de brevets au sein du secteur.

• Origines de l'invention

Le graphique ci-dessus met en évidence les origines des inventions dans le domaine des batteries à double chimie, segmentées par zones géographiques en fonction des dépôts de brevets. L'Asie est en tête avec un total de 2 640 familles de brevets , principalement la Chine avec 2 291 dépôts , suivie de la Corée du Sud (173) et du Japon (94). Cette forte représentation souligne que l'Asie, et en particulier la Chine, est un pôle majeur d'innovation dans ce type de technologie de stockage d'énergie.

En Amérique du Nord, 338 familles de brevets ont été déposées, les États-Unis étant les plus nombreux avec 322 dépôts , tandis que le Canada et le Brésil n’en comptent que 8 chacun. L’Europe compte un nombre comparativement plus faible de 122 dépôts , avec en tête l’Allemagne (49), l’ Office européen des brevets (25) et la France (22). Cette répartition suggère que si l’Amérique du Nord et l’Europe sont actives dans ce domaine, l’Asie, en particulier la Chine, joue un rôle de premier plan dans le développement mondial de la technologie des batteries à double chimie.

• Couverture du marché

Les données sur les dépôts de brevets liés aux batteries à double chimie révèlent des disparités importantes dans le nombre de brevets selon les pays. La Chine se distingue comme un acteur dominant, avec un nombre impressionnant de 1 548 familles de brevets, ce qui témoigne d'un investissement important dans la recherche et le développement (R&D) des batteries à double chimie. Cela suggère que la Chine est non seulement leader en matière d'innovation, mais aussi en train de s'implanter solidement sur le marché des technologies de stockage d'énergie.

Après la Chine, les États-Unis et la Corée du Sud affichent également une activité de brevets importante, avec respectivement 288 et 203 familles de brevets. Cela reflète un environnement concurrentiel dans lequel ces pays recherchent activement des avancées dans la technologie des batteries à double chimie pour répondre aux besoins énergétiques nationaux et mondiaux. La présence d'un nombre important de brevets provenant d'Allemagne (120) et du Japon (121) souligne encore davantage l'importance de ces nations dans le paysage de l'innovation en matière de batteries.

En revanche, des pays comme le Brésil, le Mexique et plusieurs pays européens, tout en contribuant au paysage des brevets, affichent un nombre de dépôts bien inférieur. Par exemple, le Brésil compte 13 familles de brevets et le Mexique 14, ce qui suggère que, même s’il existe une certaine activité, celle-ci n’est peut-être pas aussi ciblée ou étendue que dans les pays leaders. Les chiffres relativement plus élevés de pays comme le Canada (30), Taiwan (31) et Hong Kong (18) indiquent un intérêt croissant pour les batteries à double chimie, mais ils restent loin derrière les leaders. Dans l’ensemble, ces données sur les brevets soulignent un effort d’innovation concentré dans quelques pays clés, tandis que d’autres devront peut-être améliorer leurs initiatives de R&D pour rattraper leur retard dans ce domaine en pleine évolution.

• Paysage par pôles technologiques

Cette carte du paysage des brevets montre plusieurs groupes à forte densité autour des applications de batteries à double chimie, indiquant des domaines distincts de concentration de R&D. Les groupes importants, tels que ceux étiquetés « véhicules électriques hybrides », « alimentation électrique de stockage d'énergie » et « supercondensateurs », reflètent les domaines d'application clés où les batteries à double chimie sont activement recherchées pour améliorer les performances et l'efficacité énergétiques. La forte densité dans ces domaines suggère une concurrence substantielle, car de nombreuses entités innovent pour répondre à des défis technologiques ou à des besoins de marché similaires, tels que l'allongement de la durée de vie des batteries des véhicules électriques ou l'optimisation du stockage d'énergie du réseau.

En outre, certains groupes présentent des chevauchements ou des contiguïtés, ce qui indique des domaines de convergence technologique. Par exemple, les systèmes d’alimentation hybrides et les alimentations composites sont positionnés à proximité des véhicules hybrides, ce qui indique que les avancées en matière de gestion de l’énergie et de stockage d’énergie pourraient servir à la fois l’automobile et des applications plus larges du réseau électrique. Ce chevauchement suggère une opportunité stratégique pour les entreprises de tirer parti des innovations dans tous les secteurs, par exemple en appliquant les avancées du stockage sur réseau aux systèmes de véhicules hybrides ou vice versa. Parallèlement, des groupes plus petits et plus isolés tels que « condensateur hybride à ions zinc » et « matériau composite à base de graphène » représentent des domaines émergents ou de niche. Ces groupes à faible densité pourraient signaler un espace blanc sur le marché, où il existe moins de brevets et où le potentiel d’innovation est plus élevé, en particulier dans le développement de produits chimiques ou de matériaux alternatifs pour des applications spécialisées.

En résumé, la carte ci-dessus révèle non seulement des domaines d’innovation intense, mais met également en évidence des zones stratégiques pour des applications intersectorielles et des espaces blancs potentiels dans la recherche sur les matériaux. Cette approche multidimensionnelle de l’analyse des données de brevets fournit des informations sur les orientations établies et émergentes de la technologie des batteries à double chimie.