前回、次世代電池の一つであるナトリウムイオン電池に関わる特許銘柄について見ていきました。
前回記事：【特許銘柄／次世代電池１】ナトリウムイオン電池の特許出願動向から選定した主要企業１０選
次世代電池と言われているものは他にもいくつかあります。
今回は、その中の一つであるレドックスフロー電池（フロー電池）に焦点を絞ります。
フロー電池に関して有望な企業はどこなのか？
特許出願件数から探ってみました。
結論（簡易版）は以下の通りです。
＜特許銘柄TOP10＞（2000年-2023年）（非上場を含む）
| 1 | 住友電気工業 【5802】 |
| 2 | 昭和電工 【4004】 |
| 3 | 京セラ 【6971】 |
| 4 | パナソニックＩＰマネジメント |
| 5 | 関西電力 【9503】 |
| 6 | エルジー・ケム 【051910】 |
| 7 | 日立化成 |
| 8 | イーエスエス テック 【GWH】 |
| 9 | ロッキード・マーティン・アドバンスト・エナジー |
| 10 | 三菱自動車工業 【7211】 |
ただし、上記結論は特許検索条件などによって変わってくるものです。詳細については下記をご確認ください。
１．本評価の概要
本評価は特許情報に基づき、対象技術の開発に関わる銘柄（本サイトでは「特許銘柄」と呼びます。）を客観的に導き出そうとするものです。
本評価については以下の記事で紹介しています。
【開発力評価メソッド】特許出願に関する情報から技術開発に関わる銘柄を評価
簡単に説明すると、以下の考え方に基づいています。
① 開発開始時期：最初の出願が古い→早くから開発に着手（古いほど評価高い）
② 開発継続性：出願が継続→技術開発が続いている（継続するほど評価高い）
③ 開発成果：出願件数が多い→開発成果が出ている（成果が多いほど評価高い）
すなわち、どこよりも早くから出願され（①）、毎年出願されていて（②）、その件数が多い（③）ほど、評価される銘柄だと考えます。
これらは、技術開発によって技術課題を解決する道筋が見えると、その成果が特許出願されるという前提に立っています。
本サイトでは個々の特許は評価対象にしていません。
本サイトは特許出願件数を指標にして技術を生み出し続ける力（開発力）を評価するものです。
＜注意点＞
特許出願件数に基づく企業の開発力の評価には以下の問題点がありますので十分にご注意ください。
・単に出願件数が多いだけの企業を過大評価することがあります。
・個々の特許を評価対象としていないので、価値の高い技術や特許を保有する企業を過小評価することがあります。
・現実には開発成果が特許出願されない場合があります。
・対象技術が特許出願された場合であっても、特許検索において情報漏れが生じることがあります。
・特許検索において対象技術との関連性の低いノイズ情報を拾ってしまうことがあります。
・対象技術の市場性や対象企業における影響は別個判断が必要です
（まとめると、ざっくりとした評価であり、間違いもあります、ということです。）
２．特許銘柄の評価方法
２.１ 評価対象
フロー電池に関連する技術が対象です。
２.２ 特許検索ツール
特許情報プラットフォーム（J-PlatPat）
２.３ 検索条件
文献種別：国内文献
検索キーワード：
検索項目（ⅰ） 請求の範囲「フロー電池 レドックスフロー」
日付指定：出願日 20000101～20221231
３．特許銘柄の評価結果
３.１ 期間別の出願件数の推移
2000年～2007年、2008年～2015年、2016年～2022年の３つの区間に分けました。
各期間における総出願人数と総出願件数は以下の通りです（出願人数は筆頭出願人のみカウント）。
出願件数、出願人数ともに右肩上がりです。
各期間の出願件数上位企業は以下の通りです。
（１）2000年～2007年
出願人数22のうちの上位5社の推移です。
上図の出願件数を企業ごとに平均化したのが下の表１です。
＜表１＞
| 住友電気工業 | 9.3 件/年 |
| 関西電力 | 2.9 件/年 |
| 東京電力 | 0.9 件/年 |
| 竹中工務店 | 0.5 件/年 |
| トクヤマ | 0.4 件/年 |
（２）2008年～2015年
出願人数87のうちの上位5社の推移です。
上図の出願件数を企業ごとに平均化したのが下の表２です。
＜表２＞
| 住友電気工業 | 11 件/年 |
| 旭化成イーマテリアルズ | 1.9 件/年 |
| ロッキード・マーティン・アドバンスト・エナジー | 1.6 件/年 |
| ユナイテッド テクノロジーズ | 1.4 件/年 |
| 昭和電工 | 1.1 件/年 |
（３）2016年～2022年
出願人数151のうちの上位5社の推移です。
上図の出願件数を企業ごとに平均化したのが下の表３です。
＜表３＞
| 住友電気工業 | 14.7 件/年 |
| 昭和電工 | 7.1 件/年 |
| 京セラ | 5.7 件/年 |
| パナソニックＩＰマネジメント | 5.0 件/年 |
| 日立化成 | 2.9 件/年 |
（４）出願上位企業の推移
下の表４は表１～表３をまとめたものです。
＜表４＞
| 2000年～2007年 | 2008年～2015年 | 2016年～2022年 | |
| 1 | 住友電気工業 （9.3 件/年） |
住友電気工業 （11 件/年） |
住友電気工業 （14.7 件/年） |
| 2 | 関西電力 （2.9 件/年） |
旭化成イーマテリアルズ （1.9 件/年） |
昭和電工 （7.1 件/年） |
| 3 | 東京電力 （0.9 件/年） |
ロッキード・マーティン・アドバンスト・エナジー （1.6 件/年） |
京セラ （5.7 件/年） |
| 4 | 竹中工務店 （0.5 件/年） |
ユナイテッド テクノロジーズ （1.4 件/年） |
パナソニックＩＰマネジメント （5.0 件/年） |
| 5 | トクヤマ （0.4 件/年） |
昭和電工 （1.1 件/年） |
日立化成 （2.9 件/年） |
３.２ 全対象期間での出願件数
下図は全対象期間における出願件数上位10社です。
各期間における出願件数の平均値を結んだ線であらわしています。
上図期間中、2016年-2022年に急増させた企業が多いです。
ただし、出願件数は1桁と非常に少ないレベルでの話になります。
各期間の平均出願件数を下の表5にまとめました。
全期間におけるトータル出願件数が多い順に上から表示しています。
括弧内のパーセントは他社を含めた総出願件数に対する割合です。
＜表５＞
| 平均出願件数 | ||||
| 2000年-2007年 | 2008年-2015年 | 2016年-2022年 | ||
| 1 | 住友電気工業 | 9.3 件/年 (56%) |
11 件/年 (32%) |
15 件/年 (16.7%) |
| 2 | 昭和電工 | 0.0 件/年 (0.0%) |
1.1 件/年 (3.3%) |
7.1 件/年 (8.1%) |
| 3 | 京セラ | 0.0 件/年 (0.0%) |
0.0 件/年 (0%) |
5.7 件/年 (6.5%) |
| 4 | パナソニックＩＰマネジメント | 0.0 件/年 (0.0%) |
0.1 件/年 (0.4%) |
5.0 件/年 (5.7%) |
| 5 | 関西電力 | 2.9 件/年 (17.3%) |
0.1 件/年 (0.4%) |
0.0 件/年 (0.0%) |
| 6 | エルジー・ケム | 0.0 件/年 (0.0%) |
1.0 件/年 (2.9%) |
2.1 件/年 (2.4%) |
| 7 | 日立化成 | 0.0 件/年 (0.0%) |
0.0 件/年 (0.0%) |
2.9 件/年 (3.3%) |
| 8 | イーエスエス テック | 0.0 件/年 (0.0%) |
0.0 件/年 (0.0%) |
2.7 件/年 (3.1%) |
| 9 | ロッキード・マーティン・アドバンスト・エナジー | 0 件/年 (0.0%) |
1.6 件/年 (4.7%) |
0.9 件/年 (1.0%) |
| 10 | 三菱自動車工業 | 0 件/年 (0.0%) |
0.5 件/年 (1.5%) |
1.7 件/年 (2.0%) |
パナソニックIPマネジメントはパナソニックの情報を含みます（1件のみ）。
次に、上表に示されるデータを上記１の考え方に照らしてみます。
①開発開始時期
住友電工、関西電力が既に2000年-2007年には出願しています。
②開発の継続性
住友電工が全期間で出願を継続しています。
昭和電工、パナソニックIPマネジメント、エルジーケム、ロッキード・マーティン・アドバンスト・エナジー、三菱自動車の5社が2008年-2015年に出願し、2016年-2022年も出願を継続しています。
③開発成果
トータルで3桁出願しているのは住友電気工業です。
2位以下は2桁出願です（昭和電工と日立化成の出願件数を合計すると79件）。
トータル出願件数は以下の通りです。
＜表６＞
| 住友電気工業 | 264 件 |
| 昭和電工 | 59 件 |
| 京セラ | 40 件 |
| パナソニックＩＰマネジメント | 36 件 |
| 関西電力 | 24 件 |
４ まとめ：特許銘柄TOP10
表5に基づく評価は以下の通りです。
①開発の開始時期・・・住友電気工業、関西電力が早くから開始
②開発の継続性・・・住友電気工業、他5社が継続的
③開発成果・・・住友電気工業が最多
上記①の観点だと住友電気工業、関西電力の開発力が評価できます。
上記②の観点だと住友電気工業、他5社の開発力が評価できます。
上記③の観点も含めると住友電気工業が評価できます。
これらをまとめると以下の通りです。
＜表７＞
| 出願情報 | ||||
| ①開始時期 | ②継続性 | ③成果 | ||
| 1 | 住友電気工業 【5802】 | 〇 | 〇 | 264 件 (26%) |
| 2 | 昭和電工 【4004】 | 〇 | 59 件 (5.8%) |
|
| 3 | 京セラ 【6971】 | 40 件 (3.9%) |
||
| 4 | パナソニックＩＰマネジメント | 〇 | 36 件 (3.5%) |
|
| 5 | 関西電力 【9503】 | 〇 | 24 件 (2.3%) |
|
| 6 | エルジー・ケム 【051910】 | 〇 | 23 件 (2.3%) |
|
| 7 | 日立化成 | 20 件 (2.0%) |
||
| 8 | イーエスエス テック 【GWH】 | 19 件 (1.9%) |
||
| 9 | ロッキード・マーティン・アドバンスト・エナジー | 〇 | 19 件 (1.9%) |
|
| 10 | 三菱自動車工業 【7211】 | 16 件 (1.6%) |
||
「昭和電工」、「日立化成」は出願人名のまま表示（今回の検索条件において出願人「レゾナック」での出願は確認されず）
上記①の〇は2000年～2007年に出願が確認されたもの
上記②の〇は出願の継続性が確認されたもの
上記③成果の割合は総出願数に対するもの
５ ご参考
以下、個々の特許出願明細書中の記載などを参考に技術情報を整理しました。
５.１ フロー電池とは？
レドックスフロー電池はその名前の通り、レドックス（Redox）とフロー（Flow）という2つの要素から成り立っています。
以下のサイトに電池の概念図が示されています。
レドックスフロー電池とは？（産総研マガジン）
・レドックス（Redox）とは
レドックスは化学反応の還元（Reduction）と酸化（Oxidation）を組み合わせた造語です。
電池の基本的な原理は活物質（化学反応によって電気を発生させる物質）が電子の出し入れをおこなう酸化還元反応を利用する電気エネルギーの貯蔵・放出に基づきます。
レドックスフロー電池の仕組みはこの酸化還元反応に基づきます。
・フロー（Flow）とは
フローは流れ （Flow）を意味します。
レドックスフロー電池では、活物質が溶け込んだ電解液が外部タンクに貯蔵され、ポンプによって循環されます。
通常の電池のように電極に活物質が固定されているのではなく、液体として流れることで充放電がおこなわれます。
この電解液が流れるという特徴からフローと言われています。
概念図だけでは正直わかりにくいです。
以下の動画が丁寧に説明しています。
レドックスフロー電池の仕組み | 住友電工
５.２ フロー電池の意味は？
上記リンク先の図や動画を見てもらうとわかりますが、フロー電池は持ち運びできない大きなタンクを備えた大掛かりな装置です。
電源系統をこの装置に接続して充電します。
これだけだと、電源系統からフロー電池に電気を移し替えているだけに見えます。
わざわざポンプや配管まで用意してまで、この装置に充電する意味があるのかと疑問が湧いてこないでしょうか？
電気を使いたいときに電源系統から直接電気を使えばいいだけではないのでしょうか？
上記の住友電工のリンク先動画で述べられていることを参考に、フロー電池のメリットを整理してみました。
・安全性
フロー電池の電解液は、一般的に水溶液をベースとしており不燃性です。
リチウムイオン電池のような発火のリスクが極めて低く、安全性に優れています。
大規模な蓄電システムにおいて、この安全性は非常に重要な要素です。
・環境負荷
バナジウムレドックスフロー電池において、使用されるバナジウムが比較的豊富で最終的には回収・再利用が可能です。
・大容量、長寿命
フロー電池は活物質が溶け込んだ電解液が外部タンクに貯蔵されているため、タンクの容量を増やすだけで簡単に大容量化が可能です。
また、充放電による電極の劣化が少ないため、充放電サイクル寿命が非常に長いという特徴があります。
スマホなどに使用されるリチウムイオン電池に対して、フロー電池は工場などの大規模向きだと言えます。
・電力とエネルギーの独立設計
フロー電池では、セルスタックの数を増やすことで電力（出力）を電解液タンクの容量を増やすことでエネルギー（容量）をそれぞれ独立して設計・調整できます。
これは特定の用途に合わせて最適なシステムを構築する上で大きなメリットとなります。
リチウムイオン電池は電力とエネルギーが一体になっています。
これらを踏まえると、フロー電池は、例えば、太陽光発電といった自然エネルギーなどの不安定な電力を効率よく貯めて、自由度の高い設計で大規模化して、安定的に長期間安全に使えるようにできる装置、だと言えそうです。
下表は従来のリチウムイオン電池との簡単な比較です。
＜表８＞
| 項目 | リチウムイオン電池 | フロー電池 |
| 電気の貯蔵 | 固体電極内 | 電解液 |
| 容量の拡張 | 電池セルを増やす（複雑） | タンクを大きくする（簡易） |
| 寿命 | （相対的に）短い | （相対的に）長い |
| 向いている規模 | 小型（スマホ、EV） | 大型（工場、変電所） |
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＜出典、参考＞
・特許情報プラットフォーム（https://www.j-platpat.inpit.go.jp/）にて公開されている情報
＜留意事項＞
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