Batterier: Patent- och policyanalys av regioner

Batterikunnande är en kritisk geopolitisk fråga. Ledarskap inom denna teknologi stärker en region och det pågår en kapplöpning.

För att jämföra Kina, Japan, Sydkorea, USA och Europa har en grupp forskare analyserat 32 572 patentfamiljer som täcker sex batterikemier [1]. De har även studerat policydokument från de fem regionerna/länderna för att identifiera strategiska prioriteringar och policyriktningar i varje region kring batteriinnovation [2]. Dessa länder/regioner står för 98 procent av alla patent inom framtida batteriteknologier.

Sex batterikemier

De sex batterikemierna de studerade var:

Litiumbaserade högenergibatterier

• Nästa generations litiumjonbatterier (Next-Gen LIBs)
• Litium solid-state-batterier (Li-SSBs)
• Litium-svavelbatterier (Li–S batteries)
• Litium-luftbatterier (Li–air batteries)

Icke-litiumbaserade lågkostnadsteknologier:

• Natriumjonbatterier (SIBs). Dessa nämns som ett exempel på icke-litiumbaserade lågkostnadsteknologier.
• Nya metalljonbatterier (NMIBs)

Patentanalysen innehåller både kvantitativa (patentantal) och kvalitativa mått

En intressant del i deras analys är att de både räknar antal patent, men att den även innehåller en kvalitativ analys av patentdokumenten.

De beräknar en indikator för patentkvalité genom att kombinera sex kvalitetsmått. De ska representera teknologisk relevans, teknologisk omfattning, beviljandegrad, innovationsdensitet, internationalisering och innovativitet.

Medelvärdet av de sex indikatorerna blir ett Patent Quality Index.

Patent Quality Index ska alltså inkludera faktorer som till exempel hur ofta patenten citeras, om de skrivits av ledande forskare och om de översatts till många språk.

Metod för att studera batteripolicy

Forskarna studerade relevanta policydokument från varje region under perioden 2015 till 2023.

De tog fram ett ramverk med frågeställningar för att systematiskt identifiera trender och strategiska inriktningar i varje region.

Det var huvudsakligen åtta nyckelaspekter som de studerade i policydokumenten:

• Fokus: Vilka mål finns för att främja EV-batterikemier?
• Fokus på högenergikemier kontra lågkostnads fokus: Prioriteras utveckling på högenergi- eller kostnadseffektiva batterier?
• Teknologistrategi: Tillvägagångssätt för innovation och FoU inom batteriteknologier.
• Mobilitetsmål: Hur batteristrategier kopplas samman med bredare mål som till exempel försäljningsmål för elfordon.
• Drivkrafter: Vilka ekonomiska, miljömässiga och geopolitiska faktorer anges som skäl i dokumenten.
• Finansieringsstrategier: Regionala finansieringsmekanismer och investeringsplaner.
• Strategisk inriktning för immateriella rättigheter (IP): Trender inom patentering och teknikskydd.
• Geografisk inriktning: Geopolitisk positionering och överväganden kring hur de förhåller sig till globala leveranskedjor.

Deras sammanställning av resultatet finns i en bra översikt i bilagan till artikeln [2].

Patentanalysens slutsatser: Asien dominerar

Kina dominerar patentlandskapet i alla sex batterikemier. Landet står för ungefär 59% av de globala patenten. Om Japan och Sydkorea inkluderas så står de länderna tillsammans för 85% av alla patent. Europa står totalt för 3% av alla patent.

Analysen tyder dock på att Kinas kvantitativa dominans inte resulterat i att de har ett generellt ledarskap i kvalité.

Kina, Japan och Sydkorea dominerar inom de högenergilitiumbaserade kemierna, men i lågkostnadskemierna dominerar enbart Kina.

De kemier som har många patent är litium-solid-state-batterier (Li-SSBs) och natriumjonbatterier.

Natriumjonpatent: Kina leder

För natriumjon-batterier har Kina ökat sin mängd patent inom området sen 2016. Kina står för ca 90 procent av alla patent inom SiB-familjen.

Japan har en trend med minskad mängd patent inom SiB.

Europa ligger ungefär på samma nivå som andra regioner (med undantag av Kina) i antal patent inom SiB.

Kina har också trend där de ligger över genomsnittet i kvalité med avseende på deras patent om SiB. Europa ligger på en medelnivå.

Forskarna summerar att deras patentanalys tyder på att Kina har varit den teknologiska ledaren för SiB sedan 2015.

Solid-state-batterier: Japan leder med avseende på kvalitet på patent

Alla regionerna lyfter fram solid-state batterier som viktiga i sina strategier.

Solid-state-batterier står också för en stor del av patent. Ungefär 33% av alla patent handlade om solid-state batterier.

En tydlig trend är att Japan har högst kvalité på sina patent om solid-state, men Kina leder i antal patent.

En allmän slutsats är att Japan och Kina dominerar inom högenergiteknologierna.

Artikelns analys av Europas position

Europa har en relativt liten patentandel och det gäller specifikt för högenergikemierna.

När det gäller patentkvalité så ligger Europa på ett medelvärde globalt. Europa har dock på senare tid också tappat i kvalitén på sina patent.

Forskarna menar också att Europa fokuserar alltför mycket på kortsiktiga förbättringar i leveranskedjan för befintliga litiumjonbatterier. Detta står i kontrast till de asiatiska länderna som fokuserar mer på framtidens kemier.

De summerar sina slutsatser att Europa riskerar att halka efter i kapplöpningen för att de fokuserar för mycket på dagens kemier. Det kan äventyra dess långsiktiga konkurrenskraft.

Egna kommentarer

Forskarna lyfter själva några svagheter med att använda patentanalys som mått på tekniskt ledarskap.

En svaghet är att det snarare är juridiska strategier som förklarar en del av kvalitetsmåtten snarare än uppfinningens inneboende kvalité. Det är också så att patentpraxis är mycket olika mellan länder och sektorer. En del använder andra skyddsmekanismer som till exempel affärshemligheter.

De anser också att deras mått på kvalitet saknar statistisk signifikans. Det finns en betydande varians.

Forskarna försöker hantera svagheterna genom också inkludera policyanalys, men också ha med sex olika kvalitetsindikatorer.

Det går att se trender och storleksordningar trots att patentanalys har utmaningar.

En mer anmärkningsvärd slutsats är att Kinas stora volym av patent inte automatiskt leder till hög kvalité enligt forskarnas sätt att mäta.

Jag är också förvånad att natriumjon stod för en så stor del av patenten.

Sen var ju forskarnas slutsats om Europas för stora fokus på att prioritera kortsiktiga förbättringar inte så förvånande.

Forskarna rekommenderar Europa att skapa skräddarsydda strategier och riktade investeringar för att stärka sin konkurrenskraft. Jo..

Referenser

[1] Hemmelder, André, et al. ”The geostrategic race for leadership in future electric vehicle battery technologies.” Energy & Environmental Science 18.12 (2025): 6117-6130. länk

[2] Supplementary Information:  The geostrategic race for leadership in future electric vehicle  battery technologies länk