基于专利文献的铅蓄电池回收利用技术发展建议

胥彦玲，邓明荣，邹秀萍

（1.北京市科学技术情报研究所,北京 100032；2.中国科学院科技政策与管理科学研究所,北京 100190）

我国是世界上最大的铅蓄电池生产、消费国。巨大的生产和使用量必然带来巨大的废铅蓄电池的处理难题。废铅蓄电池含有74%的铅及其化合物，资源回收利用价值高。与原生铅相比，通过回收再生铅，每吨可节约标煤65kg、节水235m3、减少固体废物排放128t[1]。国外很早就开始了废铅酸蓄电池的回收利用工作并积累了丰富的经验。例如，德国法律规定铅酸蓄电池的生产厂商需要对废弃电池进行回收处理，日本由社区负责废弃铅酸蓄电池的收集及回收，丹麦对新电池收取回收利用费[2]。与国外相比，我国的废铅酸蓄电池的回收利用效率较低。过低的回收利用水平不仅导致了资源的浪费，而且对我国的环境亦造成了严重的影响。因此，加强对铅蓄电池回收利用技术的研发对我国的生态环境保护及节约企业的成本都具有重要的意义。

本文从专利角度出发，以全球范围内申请的铅蓄电池回收利用技术相关的专利文献为分析对象，从发展态势、市场活跃度、专利价值度、主要申请人和我国各地排名五个维度进行深入分析，并提出相关建议，以期为我国铅蓄电池回收利用技术的发展提供参考。

1 数据与方法

本文采用智慧芽专利数据库，使用主题关键词结合国际专利分类号（IPC 分类号）的检索策略进行检索。其中主题关键词是通过阅读大量的相关期刊文献、专利文献等总结提炼的。主题关键词包括铅蓄电池、铅酸蓄电池、铅酸电池、回收、再利用。采用的IPC 分类号包括H01M10/54、H01M6/52、H01M10/00、B09B、C22B7/00、H01M10/06、H01M10/20、H01M4/14、H01M2/28、H01M4/68、H01M4/73、H01M4/82。检索截止日为2020年11月17日，检索范围为2000年以后，共获得相关全球专利申请4907 件。因为专利申请到专利公开有18 个月的滞后期，所以2018年以后的数据仅作对比参考。

2 专利数据分析

2.1 发展态势分析

有关铅蓄电池回收利用技术的专利出现较早，1923年，一件申请号为US1923620845 的美国专利提到了制作二次电池的成分来源于废弃的铅蓄电池；1925年申请的美国专利US1587623A，涉及一种回收铅蓄电池板组件的工艺，针对已有的加热和熔化技术存在容易引起氧化、导致金属损失以及无法获得纯铅的问题，提出在合适液体载体条件下将格栅和粘黏的氧化物一起压碎，然后将金属与载体分离，并处理分离的部分以回收纯度较高的金属。2000年以前申请的铅蓄电池回收利用技术专利，大多来自美国或日本，中国与加拿大的专利申请量也较多。

铅蓄电池回收利用技术专利申请趋势见图1。从图1 可以看出，全球铅蓄电池回收利用技术的专利申请以发明专利为主，已授权的发明专利占到总专利申请量的29%。2000年以来，中国与全球的铅蓄电池回收利用技术专利申请趋势基本相同，总体呈向上增长趋势，具体可分为三个小阶段：2000—2004年，申请量较少，趋势较为平稳；2005—2010年，申请量逐渐增多，但增长速度仍较为平缓；2010年以后，专利申请量进入了快速增长阶段，虽有小范围的波动，但总体呈快速增长趋势。由此可见，随着绿色经济发展的加速推进，铅蓄电池回收利用逐渐被各国重视，相关的技术研究也进入了高度需求期，研究热度日益增加，特别在中国近年来研究热度尤为突出。

图1 铅蓄电池回收利用技术专利申请趋势

2.2 市场活跃度分析

世界各国及地区的铅蓄电池回收利用技术专利申请数量，可反映出该国及地区的铅蓄电池回收利用市场活跃程度。铅蓄电池回收利用技术专利申请受理量排名前十的国家及地区如图2所示。

图2 铅蓄电池回收利用技术专利申请受理量排名前十的国家及地区

专利受理量排名第一的是中国，相关专利受理量在3000 件以上，这反映出中国铅蓄电池回收利用市场较为活跃；专利受理量排名第二第三的分别为美国和日本；欧洲的专利受理量排名第四。可见，中国、美国、日本等对铅蓄电池具有巨大消费需求的国家在铅蓄电池回收利用技术领域具有更迫切的需求。

2.3 专利价值度分析

本次专利价值度的分析主要利用了IncoPat 平台提供的专利价值分析功能，IncoPat 平台专利价值分析模型融合了专利分析行业最常见和重要的分析指标（如技术稳定性、技术先进性等二十多个指标），并通过设定指标权重、计算顺序等参数，对每项专利进行专利强度自动评价。评分为1—10 分，分数越高，专利价值度越高。统计IncoPat 平台的评分结果，得到铅蓄电池回收利用相关专利的价值度如图3所示。

图3 铅蓄电池回收利用技术相关专利的价值度分布

从图3 可以看出，铅蓄电池回收利用技术的相关专利申请中，专利价值度从1 分到10 分均有分布，得9 分的最多，其次为7 分。此外，部分申请专利的专利价值度为10 分，如AQMS 公司申请的专利（CN201680041675.8）的评分为10 分，该专利名称为“从铅酸电池回收铅的系统和方法”，提供了允许在回收操作期间简单和有效地从铅酸电池中分离铅的设备、系统和方法。该方法是使铅膏与碱接触，由此产生包含可溶性硫酸盐的上清液和包含不溶性铅盐的沉淀物，碱基本上将所有铅转化为相应的铅氧化物，因此可以从铅膏中完全除去硫酸盐，从而减少了环境问题，并且通过提供连续的工艺提高了效率。

图4 为各价值度评分的占比情况。从图4 可以看出，评分为10 分的专利申请量占总体专利申请量的9%；评分在8 分及8 分以上的专利申请量约占总体专利申请量的42%；评分在6 分及6 分以上的专利申请量占总体专利申请量的69%。可见，铅蓄电池回收利用技术领域的专利价值度整体较高，专利布局以市场转化为目的。

图4 铅蓄电池回收利用技术相关专利的价值度占比

2.4 主要申请人分析

图5 是铅蓄电池回收利用技术相关专利的主要申请人，包括两个外国申请人和三个中国申请人。

图5 铅蓄电池回收利用技术专利申请主要申请人排名

在外国申请人中，美国的AQMS 公司以110 件相关专利申请量位居第一。AQMS 公司的特色是Aqua Refining 铅回收利用技术，该技术可减少对环境的影响并扩大铅酸电池回收的生产能力。例如，其申请的专利CN201480071929.1 涉及一种用于铅酸蓄电池的非冶炼回收的设备和方法，可使用水等电处理溶剂来选择性地溶解活性材料铅（PbO、PbO2和PbSO4等），同时清洁并保持固体形式的板栅铅（如电池板栅和铅接触体），优选以连续方式在电解池中溶解的铅，可以从富含铅离子的电处理溶剂中回收清洁后的固态板栅铅。

外国申请人中的RSR 公司的专利申请量排名第三，主要涉及从铅酸电池废料中回收硫、薄膜的方法，首次将泡沫浮选法应用于电池回收的材料分离过程中，从而回收存在于铅酸电池中的铅化合物和碳材料。此外，RSR 公司还申请了利用磁力分离电化学电池材料中物质的方法。

在中国申请人中，超威电源有限公司的专利申请量排名第二，所涉及的铅蓄电池回收利用的技术方法较广。例如，铅酸蓄电池生产加工过程中蓄电池报废极板回收方法、铅酸蓄电池涂板铅泥再生方法、铅酸蓄电池废水零排放的氢氧化钡处理方法以及从废铅膏中直接回收铅酸电池负极用氧化铅的方法等。浙江汇同电源有限公司和安徽华铂再生资源科技有限公司的专利申请量分别排名第四和第五，所申请的专利中也涉及与铅蓄电池回收利用有关的方法和装置。

上述主要申请人，均为铅蓄电池生产企业或者生产企业的关联公司，其中国外申请人的专利技术研发方向侧重于从废旧铅蓄电池中提取有价值材料的环保型技术，而中国申请人的专利技术研发方向比较广泛，不仅涉及废旧电池的回收技术领域，还涉及铅酸蓄电池废弃物的再生利用、铅酸蓄电池生产过程中产生污染物的治理技术等领域。国外对铅蓄电池回收利用领域关注得较早，而且技术也相对较成熟，目前发达国家的铅蓄电池回收再利用率达到98%以上。我国近些年才开始高度关注铅蓄电池回收利用领域，在回收利用技术研发领域涉及较广泛，更重要的是由于我国铅蓄电池的生产消费总量较大且分散，故而回收技术仍是一大需要突破的难题。

2.5 地方专利申请情况

浙江省申请的铅蓄电池回收利用相关专利量排名第一，接近400 件，除申请量排名靠前的超威电源有限公司和浙江汇同电源有限公司外，还有浙江天能电源有限公司等申请人在铅蓄电池回收利用领域开展研发和专利布局。江苏省的相关专利申请量排名第二，有代表性的申请人为江苏新春兴再生资源有限责任公司，另有众多申请量较少的申请人。

浙江省和江苏省都是铅蓄电池的生产大省，2019年生态环境部梳理了343 家铅蓄电池生产企业清单，其中包括26 家浙江企业和59 家江苏企业，这说明铅蓄电池的生产能力带动了铅蓄电池回收利用技术的发展。

3 结论及建议

3.1 专利申请数量总体呈增长趋势

从铅蓄电池回收利用技术的专利申请态势来看，自2000年以来中国与全球的铅蓄电池回收利用技术专利申请趋势基本相同。

3.2 中国的专利申请量最大

相关专利量排名第一的是中国，相关专利受理量在3000 件以上，在数量上远超其他国家及地区，这反映出中国的铅蓄电池回收利用市场较为活跃。美国、日本和欧洲的专利受理量也相对较多。

3.3 专利价值度整体较高

在专利价值度方面，得分从1 分到10 分均有分布，得分为9 分的占比最多，其次为7 分。此外，部分申请专利的专利价值度为10 分，得分在8 分及8分以上的专利数量为42%。可见，铅蓄电池回收利用技术领域的专利价值度整体较高。

3.4 外国申请人不能忽视

在全球排名前五的申请人中，中国申请人占据了3 位，但国外的AQMS 公司和RSR 公司申请的专利中除了涉及对传统方法或装置的改进，还涉及使用电处理溶剂以及泡沫浮选法等新方案来选择性地溶解废铅蓄电池中的活性材料。

3.5 生产企业亦是回收企业

浙江省申请的铅蓄电池回收利用技术相关专利量排名第一，江苏省次之。

未来，面对低碳经济发展的大趋势，铅蓄电池回收利用的相关技术也进入了高度需求期，研究热度日益增加。在我国，“十四五”期间将是铅蓄电池回收利用领域研发的高速发展阶段。国家发展改革委于2019年8月发布的《铅蓄电池回收利用管理暂行办法（征求意见稿）》显示，我国将实行铅蓄电池回收目标责任制，铅蓄电池回收率在2025年年底要达到70%以上，铅蓄电池生产企业（含进口企业）应通过自主回收、联合回收和委托回收等方式，实现国家确定的回收目标[3]。由此可知，“十四五”期间铅蓄电池生产企业将会继续加大在回收利用技术上的研发投入。未来，建议国家继续加强针对铅蓄电池生产企业在铅蓄电池回收利用领域的相关政策引导，促进企业加强对铅蓄电池回收利用技术的研发投入。企业在进行研发时，应先调研我国铅蓄电池回收利用技术的市场需求，重点关注已公开的专利技术，避免重复研究和侵权风险，同时还需了解国内其他铅蓄电池生产企业在铅蓄电池回收利用技术上的研发动向，及时做好专利布局来保护研究成果。