Mercado de baterías de estado sólido: tamaño de la industria global, participación, tendencias, oportunidades y pronóstico 2018-2028. Segmentado por tipo (película delgada, portátil, a granel), capacidad (menos de 20 mAh, entre 20 y 500 mAh, 500 mAh y más), aplicación (electrónica de consumo y portátil, vehículo eléctrico, recolección de energía, dispositivos médicos y portátiles, otros), región y

Se espera que el mercado de baterías de estado sólido experimente un crecimiento significativo durante el período de pronóstico debido a la creciente demanda de baterías de estado sólido entre los sectores de uso final y el aumento de las actividades de I+D, destinadas a comercializar el costo de las baterías, que se proyecta que impulsarán el mercado durante el período de pronóstico. La creciente adopción de dispositivos electrónicos, la creciente utilidad de los sistemas de almacenamiento de energía de baterías y el creciente despliegue de vehículos eléctricos son los factores clave que impulsan el mercado.

Las baterías de estado sólido se basan en una tecnología que utiliza electrodos sólidos y electrolitos sólidos como alternativa a los electrolitos líquidos o poliméricos que se encuentran en las baterías de iones de litio o de polímero de litio. Esta tecnología sirve como una de las principales alternativas a la tecnología de baterías de iones de litio convencionales. Las baterías de estado sólido han encontrado su aplicación en la identificación por radiofrecuencia (RFID), los marcapasos y los dispositivos portátiles. Se espera que sus baterías de estado sólido, más pequeñas y ligeras, sean un gran avance para la industria de los vehículos eléctricos.

Los coches eléctricos y la tecnología portátil requieren baterías mejoradas en comparación con la tecnología actual de baterías de iones de litio, ya que estas últimas son sensibles a las altas temperaturas y presentan problemas de seguridad relacionados con la explosión cuando se sobrecargan y descargan. Se ha demostrado que las baterías de estado sólido son una de las principales alternativas a la tecnología de baterías de iones de litio, ya que son seguras debido a la presencia de un electrolito sólido, que evita las fugas. Además, tienen una vida útil más larga y se pueden utilizar para dispositivos más delgados.

Varios gigantes de la industria están planeando invertir en baterías de estado sólido. Por ejemplo, en 2017, Toyota planeó tener baterías de estado sólido en coches eléctricos. Además, el aumento de la aplicación de baterías de estado sólido en los sectores de la atención sanitaria, los dispositivos portátiles y los drones es uno de los principales factores responsables del crecimiento del mercado mundial de baterías de estado sólido. Además, el aumento de la necesidad de baterías de estado sólido en los vehículos eléctricos desempeña un papel clave en la escalada del crecimiento del mercado. Sin embargo, el complejo proceso de fabricación y el alto costo de las baterías de estado sólido restringen el crecimiento del mercado.

Mercado mundial de baterías de estado sólidoimpulsores y tendencias

Aumento de la demanda de tecnología de carga rápida en vehículos eléctricos

El litio (Li) es un componente tanto de las baterías de estado sólido como de las de iones de litio. En ambas baterías, los electrones cargados negativamente pueden viajar a lo largo del circuito porque los iones de Li+ migran de un área de la batería a otra. Las baterías de estado sólido emplean componentes de estado sólido, mientras que las baterías de iones de litio convencionales utilizan electrolitos líquidos. Las baterías de litio normales son menos efectivas que las baterías de estado sólido. Los beneficios de las baterías de litio incluyen su alta densidad energética. Sin embargo, la tecnología tiene fallas como la gestión inadecuada del calor y las preocupaciones de seguridad. Se dice que las baterías de estado sólido alcanzan el 80% de carga en 12 minutos porque son más estables que sus contrapartes de iones de litio y pueden almacenar hasta un 50% más de energía. Las empresas de tecnología de baterías han establecido instalaciones a escala piloto para fabricar baterías de estado sólido. La demanda actual de mayores densidades de energía y potencia, carga rápida y preocupaciones de seguridad promueven la investigación y el desarrollo en la industria de las baterías. Varios fabricantes de baterías están desarrollando baterías de estado sólido para permitir una carga rápida en automóviles eléctricos y ofrecer una gran autonomía. Por ejemplo, Quantum Scape publicó información sobre el rendimiento de su tecnología de batería de estado sólido en diciembre de 2020 basada en el prototipo creado. Tiene más autonomía que las baterías de iones de litio típicas y tarda unos 15 minutos en cargarse al 80%. Su rango de temperatura de funcionamiento también es mayor. Existe mucho interés en la carga rápida debido al crecimiento exponencial de los vehículos eléctricos. Por lo tanto, se espera que estos factores fomenten el crecimiento del mercado mundial de baterías de estado sólido.

Descargar informe de muestra gratuito Aumento de la aplicación de baterías de estado sólido

En los campos de los drones, la tecnología portátil y la atención médica, las baterías de estado sólido se utilizan ampliamente. Su uso inicial fue como fuente de energía principal para marcapasos, que incluía poner una lámina de metal de litio en contacto directo con yodo sólido. Como resultado de la interacción entre los dos materiales, se crea una capa de yoduro de litio (LiI) en su interfaz, que se comporta como una celda en cortocircuito. Una vez que se ha formado la capa, fluye una corriente muy modesta y constante desde el ánodo de litio hasta el cátodo de yodo. El uso de baterías de estado sólido también es posible en la electrónica portátil, la RFID y los marcapasos. En los coches eléctricos, también se podrían utilizar baterías de estado sólido. Actualmente, en los vehículos híbridos y eléctricos enchufables se utilizan baterías de níquel-metal hidruro (NiMH), de iones de litio, de plomo-ácido y de doble capa. Sin embargo, varios fabricantes de automóviles y otras empresas están ansiosos por crear o utilizar baterías de estado sólido. Toyota y Panasonic establecieron una cooperación en 2017 que implicará trabajar juntos en baterías de estado sólido. Nissan, Hyundai Motor Company, BMW, Honda y otros fabricantes de automóviles tienen la intención de desarrollar tecnología de baterías de estado sólido. La fabricación de baterías de estado sólido ha comenzado en una instalación que ha sido instalada en Kunshan, este de China, por la empresa china Qing Tao. Según la prensa china, la línea de producción puede producir ahora 100 MWh al año, pero se espera que alcance los 700 MWh para 2020.

Aumento de las inversiones en I+D

Se prevé que la industria de las baterías de estado sólido experimente un aumento de la inversión, lo que presentará oportunidades rentables para el crecimiento del mercado. Gigantes de la industria como Samsung y Hyundai están realizando importantes inversiones en la creación de baterías de estado sólido mejoradas y a prueba de futuro. Por ejemplo, A123 Systems, Hyundai, Sanoh Industrial y Samsung Venture Investment han invertido 20 millones de dólares en la empresa emergente de baterías de estado sólido Solid Power, con sede en Louisville, Colorado. Para hacer crecer la industria de las baterías de automóviles, Solid Power y BMW formaron una cooperación en 2017. Según la empresa, su tecnología de baterías proporciona significativamente más energía que las baterías de iones de litio tradicionales, al tiempo que reduce los gastos a nivel de sistema para medidas de seguridad. Además, Volkswagen anunció una inversión de 100 millones de dólares en la empresa de tecnología de baterías Quantum Scape. A través de la inversión, las dos empresas se fusionaron para formar una empresa conjunta para llevar la tecnología de baterías de estado sólido al mercado a gran escala para 2025.

Mercado mundial de baterías de estado sólidorestricciones

Disponibilidad de sustitutos de bajo costo

Las aplicaciones que necesitan baterías livianas y de alta densidad energética emplean tecnología de iones de litio. Estas baterías, que se utilizan principalmente en automóviles híbridos, computadoras portátiles y teléfonos celulares, ofrecen la máxima densidad de energía por peso. La gran densidad de energía y la gran capacidad son características de las baterías de iones de litio. Estas baterías tienen buenas características de carga. En comparación con otros tipos de baterías, las baterías de iones de litio tienen la ventaja de requerir menos mantenimiento. Como no tienen memoria, la vida útil de la batería no se puede extender mediante ciclos planificados. Además, estas baterías tienen menos autodescarga, lo que las hace adecuadas para una variedad de aplicaciones donde es necesario mantener la carga de la batería durante un período de tiempo más largo. Cuando se desechan correctamente, las baterías de iones de litio son menos dañinas para el medio ambiente. Además, se prevé que sus beneficios, que incluyen un método de producción sencillo, confiabilidad, durabilidad, costos de mantenimiento mínimos y una alta capacidad de tasa de descarga, impulsen la demanda. Debido a su fragilidad y la necesidad de un circuito de protección para garantizar operaciones seguras, las baterías de iones de litio tienen ciertas restricciones. La mayoría de las baterías de iones de litio tienen un problema de envejecimiento que causa pérdida de capacidad después de un año, independientemente de si la batería se usa o no.

En un futuro cercano, se anticipa que la disponibilidad de numerosas baterías en una variedad de tamaños y especificaciones combinadas con un alto nivel de corriente aumentará la demanda. En comparación con otras baterías, las baterías de plomo-ácido son significativamente menos costosas y también son fáciles de fabricar utilizando maquinaria relativamente de baja tecnología. Por lo tanto, se anticipa que el crecimiento del mercado mundial de baterías de estado sólido se verá limitado en el futuro cercano. Se prevé que el mercado de baterías de estado sólido se vea significativamente limitado por la disminución del costo de las baterías de iones de litio como resultado de la expansión de las instalaciones de producción de Samsung, LG Chem, Tesla, BYD, BAK Battery, Guoxuan, Shandong Win battery y Zhejiang Tianneng en China. Se prevé que la demanda de baterías de estado sólido disminuya en los próximos años como resultado de los importantes avances tecnológicos en baterías de iones de litio, incluidos los electrolitos, las modificaciones al material del ánodo de silicio que aumentan drásticamente la capacidad de voltaje y las tecnologías Li-S y Li-aire con alta densidad de energía.

Desafíos de la industria

El óxido de plomo, el ácido sulfúrico y el polipropileno son las materias primas clave que se utilizan en la fabricación de baterías. El polipropileno, que se utiliza para hacer carcasas para baterías, se deriva de compuestos de carbono y petróleo. Los derivados del petróleo crudo y del gas natural son la materia prima principal que se utiliza para producir polipropileno; Por lo tanto, la fluctuación de los precios del petróleo crudo y del gas natural desempeña un papel clave en la dinámica de costos de los plásticos utilizados para la fabricación de baterías. El petróleo crudo experimentó una tremenda fluctuación de precios en los últimos años debido a la gran brecha entre la oferta y la demanda. Varias naciones implementaron políticas para abastecerse de petróleo crudo para mantener un suministro constante a su población. Al mismo tiempo, los depósitos de combustibles fósiles no podían producir suficiente producción para satisfacer la creciente demanda mundial de petróleo. Sin embargo, los avances tecnológicos en el sector del petróleo y el gas han dado como resultado un aumento de la producción de petróleo crudo, reduciendo así la brecha entre la oferta y la demanda y, en consecuencia, reduciendo los precios del petróleo crudo.

La volatilidad de los precios del petróleo crudo afecta directamente a la producción de bienes derivados. Se proyecta que las baterías de iones de litio se utilizarán en más vehículos eléctricos, dispositivos portátiles y sistemas de almacenamiento de energía debido a sus crecientes densidades de energía y bajas necesidades de mantenimiento. Las baterías de iones de litio cilíndricas compactas son ideales para su uso en productos electrónicos de consumo, como computadoras portátiles, mientras que las celdas cilíndricas grandes son fantásticas para su uso en vehículos eléctricos. Las baterías de tipo bolsa se utilizan a menudo en los teléfonos móviles. Las baterías de iones de litio Prism, que cuentan con una carcasa de plástico semirrígido, se utilizan en aplicaciones automotrices. Debido a las nuevas tecnologías, las baterías de fosfato de hierro y litio están ganando popularidad. Por ejemplo, además de los coches eléctricos y la generación de energía, el desarrollo de baterías de nanofosfato de hierro y litio ha encontrado un uso considerable en la industria de las telecomunicaciones. Se prevé que estas cualidades supongan una amenaza para la expansión del mercado de las baterías de estado sólido en el futuro cercano debido a los beneficios de otros tipos de baterías que ya se han mencionado.

Segmentos del mercado

El mercado mundial de baterías de estado sólido está segmentado por tipo, capacidad, aplicación y región. Según el tipo, el mercado se segmenta en