随着全球电池需求持续激增,仅电动汽车产生的报废电池数量就预计将从2030年的120万块增至2040年的1400万块。电池循环利用技术可实现这些电池的再利用与回收,与更广泛的电池技术领域一样,亚洲目前在该领域处于领先地位。与此同时,欧洲的创新成果也实现大幅增长。随着清洁能源转型进入新的发展阶段,加之欧盟近期出台促进产业投资与针对性规模化发展的政策举措,这为供应链多元化、提升可持续发展水平、增强技术自主可控能力带来了机遇。
欧洲专利局(EPO)与国际能源署联合发布的最新技术洞察报告,对电池循环利用领域的创新进行了全面分析,涵盖废旧电池的回收、分拣,以及回收、再生、梯次利用等技术。由于电池循环利用旨在减少对需经开采、提炼的关键原材料的依赖,报告还专门研究了电池金属提炼领域的创新格局。
EPO局长安东尼奥.坎皮诺斯(António Campinos)表示:“电池循环利用技术创新,是保障资源供应、提升竞争力、降低环境影响的关键。随着这一领域在全球资源体系中的重要性日益凸显,那些拥有完善产业生态、利好政策框架且能获取回收原料的地区,将具备引领电池循环经济的优势。欧洲汇聚了诸多有利条件,多元的创新生态与政策举措为构建电池循环价值链奠定了坚实基础。”
国际能源署执行(IEA)董事法提赫.比罗尔(Fatih Birol)指出:“电气化时代,电池已成为能源安全与产业竞争力的核心支柱,但只有各国围绕电池建立完善的循环体系,才能充分释放其价值。加快回收与再利用领域的创新,能够缓解关键矿产供应链压力、减少环境影响、创造新的经济机遇。欧洲拥有重要的发展优势,这份报告也彰显了,针对性的创新与政策支持可助力欧洲跻身可持续电池经济前沿。”
本报告基于20年全球专利数据,重点阐述了新兴发展趋势、领先创新主体以及电池循环模式在降低欧洲对进口原材料依赖度方面的潜力。报告围绕24项技术展开专利活动分析,研究样本涵盖约1.6万项发明及近4000个国际专利族。EPO同步更新了其清洁能源平台,现已增设电池循环专题板块。此外,EPO的深度技术检索平台(Deep Tech Finder)整合专利信息与商业情报,用于发掘多个技术领域的欧洲新兴参与主体,该平台也完成了更新,补充了更多活跃于电池回收产业链各环节的初创企业及高校相关资料档案。
电池循环:电池技术领域创新最具活力的板块之一
电池循环相关专利申请量自2017年开始大幅增长,同年全球电动汽车销量首次突破100万辆。此后,电池循环领域国际专利族数量的年均复合增长率达42%,而充电电池制造领域为16%,所有技术领域整体仅为2%。
电池循环、充电电池生产及所有技术领域的专利申请情况
创新热潮与全球电池需求的激增同步出现。电池市场规模近期增长超5倍,从2020年约180吉瓦时增至2024年的1100吉瓦时,预计2030年将达到3500吉瓦时。
亚洲企业领跑电池回收全产业链,欧洲实现显著增长
2023年,亚洲企业占据电池循环国际专利族总量的63%。全球最大电池制造商宁德时代旗下的回收子公司邦普循环科技有限公司(Brunp),已超越丰田、LG、住友等老牌行业领跑企业。欧洲创新主体在整条产业链的发展同样保持大幅增长,尤其集中在专利申请最为活跃的领域:废旧电池回收以及通过化学转化方式回收金属。从全球范围来看,汽车企业通常专注于电池回收业务,矿业企业则专攻化学转化领域;而中国邦普循环科技有限公司与韩国LG集团表现尤为突出,在全业务领域均有布局。
按国际专利族及时间区间划分的电池循环技术申请人来源中国在电池关键金属精炼及电池循环领域均处于领先地位
自2020年以来,中国在电池金属精炼领域的国际专利族占比已与美国持平。与此同时,中国在该领域的本国专利申请量,从21世纪初占全球各国及国际专利申请总量的约10%,攀升至截至2023年的5年间约70%。电池循环领域也呈现相似的集中态势:2013年至2023年间,中国在该领域的国际专利族占比从5%升至29%。同一时期,日本和韩国企业在该领域始终占据可观的国际专利族份额;欧洲占比小幅下滑,从22%降至21%;澳大利亚、加拿大及美国的专利贡献度则始终有限。
扩大创新规模仍是欧洲充分发挥自身核心优势的关键
欧洲专利申请人在电池回收与化学转化领域尤为活跃,重点布局远程处理技术(占国际专利族的34%)、隔离固定技术(30%)以及热解预处理后的湿法冶金提取技术(26%)。这一布局方向体现了欧洲在应对废旧电池数量持续增长方面具备的潜力。欧洲头部企业也积极布局将回收材料转化为全新电池组件的相关技术,其中包括欧洲最大电池回收企业优美科(Umicore)、巴斯夫(BASF)以及法国能源领域顶尖专利申请机构之一的法国原子能委员会(CEA)等公共科研机构。
欧洲若要降低回收成本、提升效率,并破解废旧电池来源分散、电池设计规格不统一、自动化程度有限等现存难题,扩大产业规模与持续创新至关重要。与此同时,欧洲已逐步形成体系愈发完善的政策框架。《产业加速法案》(Industrial Accelerator Act)、《欧盟资源行动计划》(RESourceEU Action Plan)、《电池助推计划》(Battery Booster Facility)以及2023年《电池法规》(Batteries Regulation)等近期政策举措,旨在提升产业产能、扶持本土生产、打造一体化循环产业链。在此背景下,欧洲不断完善的政策体系,叠加多元的科研与产业基础以及新兴初创企业,若能与定向产业投资有效协同,将为行业发展奠定良好基础。
为精准识别最需要政策扶持的领域,EPO观测站数据服务平台(Observatory’s Data Desk)可将专利数据转化为可落地的决策参考信息。该平台测试版已上线储能技术详细图谱,可对整个领域开展深度分析。测试版相关数据将适时全面更新,后续版本还将新增其他关键技术领域的图谱梳理。
EPO技术平台升级深度技术检索工具同步更新
EPO拥有多款技术平台,方便科研人员检索全球规模最大、可免费访问的单一专利信息数据库——欧洲专利检索网。依托欧洲专利局及各国专利审查员的专业积淀,清洁能源平台现已新增电池循环技术板块,上线24个可检索的全新技术领域。
此外,EPO免费工具深度技术检索平台已完成更新,收录了自2006年以来在上述技术领域提交专利申请的近60家欧洲初创企业及高校机构档案。更新后的平台优化了导航功能,并扩大了全技术领域初创企业的收录覆盖范围。