Marché des batteries à semi-conducteurs - Taille de l'industrie mondiale, part, tendances, opportunités et prévisions 2018-2028. Segmenté par type (film mince, portable, en vrac), capacité (moins de 20 mAh, entre 20 et 500 mAh, 500 mAh et plus), application (électronique grand public et portable, véhicule électrique, récupération d'énergie, appareils portables et médicaux, autres), région et concu

Le marché des batteries à semi-conducteurs devrait connaître une croissance significative au cours de la période de prévision en raison de la demande croissante de batteries à semi-conducteurs dans les secteurs d'utilisation finale et de l'augmentation des activités de R&D, visant à commercialiser le coût des batteries, devraient propulser le marché au cours de la période de prévision. L'adoption croissante des gadgets électroniques, l'utilité croissante des systèmes de stockage d'énergie par batterie et le déploiement croissant des véhicules électriques sont les principaux facteurs qui stimulent le marché.

Les batteries à semi-conducteurs sont basées sur une technologie qui utilise des électrodes solides et des électrolytes solides comme alternative aux électrolytes liquides ou polymères présents dans les batteries lithium-ion ou lithium-polymère. Cette technologie est l'une des principales alternatives à la technologie des batteries lithium-ion conventionnelles. Les batteries à semi-conducteurs ont trouvé leur application dans l'identification par radiofréquence (RFID), les stimulateurs cardiaques et les appareils portables. Ses batteries à semi-conducteurs plus petites et plus légères devraient constituer une percée pour l'industrie des véhicules électriques.

Les voitures électriques et les technologies portables nécessitent des batteries améliorées par rapport à la technologie actuelle des batteries lithium-ion, car les batteries lithium-ion sont sensibles aux températures élevées et présentent des problèmes de sécurité liés à l'explosion en cas de surcharge et de décharge. Les batteries à semi-conducteurs se sont avérées être l'une des principales alternatives à la technologie des batteries lithium-ion, car elles sont sûres en raison de la présence d'un électrolyte solide, qui empêche les fuites. De plus, elles ont une durée de vie plus longue et peuvent être utilisées pour des appareils plus fins.

Plusieurs géants de l'industrie prévoient d'investir dans les batteries à semi-conducteurs. Par exemple, en 2017, Toyota prévoyait d'avoir des batteries à semi-conducteurs dans les voitures électriques. De plus, l'augmentation de l'application des batteries à semi-conducteurs dans les secteurs de la santé, des vêtements portables et des drones est l'un des principaux facteurs responsables de la croissance du marché mondial des batteries à semi-conducteurs. En outre, l'augmentation du besoin de batteries à semi-conducteurs dans les véhicules électriques joue un rôle clé dans l'accélération de la croissance du marché. Cependant, le processus de fabrication complexe et le coût élevé des batteries à semi-conducteurs freinent la croissance du marché.

Marché mondial des batteries à semi-conducteurs facteurs moteurs et tendances

Augmentation de la demande de technologie de charge rapide dans les véhicules électriques

Le lithium (Li) est un composant des batteries à semi-conducteurs et des batteries lithium-ion. Dans les deux batteries, les électrons chargés négativement peuvent se déplacer le long du circuit car les ions Li+ migrent d'une zone de la batterie à une autre. Les batteries à semi-conducteurs utilisent des composants à semi-conducteurs, tandis que les batteries lithium-ion conventionnelles utilisent des électrolytes liquides. Les batteries au lithium ordinaires sont moins efficaces que les batteries à semi-conducteurs. Les avantages des batteries au lithium incluent leur densité énergétique élevée. Cependant, la technologie présente des défauts tels qu'une gestion inadéquate de la chaleur et des problèmes de sécurité. On dit que les batteries à semi-conducteurs atteignent 80 % de charge en 12 minutes car elles sont plus stables que leurs homologues lithium-ion et peuvent stocker jusqu'à 50 % d'énergie en plus. Les entreprises de technologie des batteries ont mis en place des installations pilotes pour fabriquer des batteries à semi-conducteurs. La demande actuelle de densités d'énergie et de puissance plus élevées, de charge rapide et les préoccupations en matière de sécurité favorisent la recherche et le développement dans l'industrie des batteries. Les batteries à semi-conducteurs sont développées par plusieurs fabricants de batteries pour permettre une charge rapide dans les voitures électriques et pour offrir une grande autonomie. Par exemple, Quantum Scape a publié des informations sur les performances de sa technologie de batterie entièrement solide en décembre 2020 sur la base du prototype créé. Elle a une autonomie supérieure à celle des batteries lithium-ion classiques et prend environ 15 minutes pour se charger à 80 %. Sa plage de température de fonctionnement est également plus large. La charge rapide suscite beaucoup d'intérêt en raison de la croissance exponentielle des véhicules électriques. On s'attend donc à ce que ces facteurs encouragent la croissance du marché mondial des batteries à semi-conducteurs.

Télécharger un exemple gratuit de rapport Augmentation de l'application des batteries à semi-conducteurs

Dans les domaines des drones, de la technologie portable et de la santé, les batteries à semi-conducteurs sont largement utilisées. Leur utilisation initiale était comme principale source d'énergie pour les stimulateurs cardiaques, ce qui impliquait de mettre une feuille de métal Li en contact direct avec de l'iode solide. Français Une couche de lithium-iodure (LiI) est créée à leur interface à la suite de l'interaction entre les deux matériaux, qui se comporte comme une cellule en court-circuit. Un courant très modeste et constant circule de l'anode de lithium vers la cathode d'iode une fois la couche formée. L'utilisation de batteries à semi-conducteurs est également possible dans l'électronique portable, la RFID et les stimulateurs cardiaques. Dans les voitures électriques, des batteries à semi-conducteurs pourraient également être utilisées. Actuellement, les batteries nickel-hydrure métallique (NiMH), li-ion, plomb-acide et électriques à double couche sont utilisées dans les véhicules hybrides et électriques rechargeables. Cependant, plusieurs constructeurs automobiles et autres entreprises sont désireux de créer ou d'utiliser des batteries à semi-conducteurs. Toyota et Panasonic ont établi une coopération en 2017 qui impliquera de travailler ensemble sur des batteries à semi-conducteurs. Nissan, Hyundai Motor Company, BMW, Honda et d'autres constructeurs automobiles ont l'intention de développer une technologie de batterie à semi-conducteurs. La fabrication de batteries à semi-conducteurs a commencé dans une usine qui a été installée à Kunshan, dans l'est de la Chine, par l'entreprise chinoise Qing Tao. Selon la presse chinoise, la ligne de production peut désormais produire 100 MWh par an, mais elle devrait atteindre 700 MWh d'ici 2020.

Augmentation des investissements en R&D

L'industrie des batteries à semi-conducteurs devrait connaître une augmentation des investissements, ce qui offrira des opportunités rentables de croissance du marché. Des géants de l'industrie comme Samsung et Hyundai réalisent des investissements importants dans la création de batteries à semi-conducteurs améliorées et à l'épreuve du temps. Par exemple, A123 Systems, Hyundai, Sanoh Industrial et Samsung Venture Investment ont investi 20 millions de dollars dans la start-up de batteries à semi-conducteurs Solid Power, basée à Louisville, dans le Colorado. Pour développer l'industrie des batteries automobiles, Solid Power et BMW ont formé une coopération en 2017. Selon l'entreprise, leur technologie de batterie fournit beaucoup plus d'énergie que les batteries lithium-ion traditionnelles tout en réduisant les dépenses au niveau du système pour les mesures de sécurité. En outre, Volkswagen a annoncé un investissement de 100 millions de dollars dans la société de technologie de batterie Quantum Scape. Grâce à un investissement, les deux sociétés ont fusionné pour former une coentreprise afin de commercialiser à grande échelle la technologie des batteries à semi-conducteurs d'ici 2025.

Marché mondial des batteries à semi-conducteurs contraintes

Disponibilité de substituts à faible coût

Les applications qui nécessitent des batteries légères et à haute densité énergétique utilisent la technologie lithium-ion. Ces batteries, qui sont principalement utilisées dans les voitures hybrides, les ordinateurs portables et les téléphones portables, offrent la densité énergétique maximale par poids. Une grande densité énergétique et une grande capacité sont deux caractéristiques des batteries lithium-ion. Ces batteries ont de bonnes caractéristiques de charge. Par rapport aux autres types de batteries, les batteries lithium-ion ont l'avantage de nécessiter moins d'entretien. Comme il n'y a pas de mémoire, la durée de vie de la batterie ne peut pas être prolongée par des cycles planifiés. De plus, ces batteries ont moins d'autodécharge, ce qui les rend adaptées à une variété d'applications où il est nécessaire de maintenir une charge de batterie pendant une durée plus longue. Lorsqu'elles sont éliminées correctement, les batteries lithium-ion sont moins dommageables pour l'environnement. De plus, ses avantages, notamment une méthode de production simple, une fiabilité, une durabilité, des coûts de maintenance minimes et une capacité de décharge élevée, devraient stimuler la demande. En raison de sa fragilité et de la nécessité d'un circuit de protection pour garantir un fonctionnement sûr, les batteries lithium-ion ont certaines restrictions. La majorité des batteries lithium-ion ont un problème de vieillissement qui entraîne une perte de capacité après un an, que la batterie soit utilisée ou non.

Dans un avenir proche, on prévoit que la disponibilité de nombreuses batteries dans une gamme de tailles et de spécifications combinée à un niveau de courant élevé augmentera la demande. Par rapport aux autres batteries, les batteries plomb-acide sont nettement moins chères et elles sont également simples à fabriquer à l'aide de machines relativement peu technologiques. La croissance du marché mondial des batteries à semi-conducteurs devrait donc être limitée dans un avenir proche. Le marché des batteries à semi-conducteurs devrait être considérablement limité par la baisse du coût des batteries lithium-ion en raison de l'expansion des installations de production de Samsung, LG Chem, Tesla, BYD, BAK Battery, Guoxuan, Shandong Win battery et Zhejiang Tianneng en Chine. La demande de batteries à semi-conducteurs devrait diminuer dans les années à venir en raison des avancées technologiques significatives des batteries lithium-ion, notamment les électrolytes, les modifications du matériau de l'anode en silicium qui augmentent considérablement la capacité de tension et les technologies Li-S et Li-air à haute densité énergétique.

Défis de l'industrie

L'oxyde de plomb, l'acide sulfurique et le polypropylène sont les principales matières premières utilisées dans la fabrication des batteries. Le polypropylène, qui est utilisé pour fabriquer des boîtiers de batteries, est dérivé de composés de carbone et de pétrole. Le pétrole brut et les dérivés du gaz naturel sont les principales matières premières utilisées pour produire du polypropylène ; par conséquent, la fluctuation des prix du pétrole brut et du gaz naturel joue un rôle clé dans la dynamique des coûts des plastiques utilisés pour la fabrication des batteries. Le pétrole brut a connu d'énormes fluctuations de prix au cours des dernières années en raison de l'écart important entre l'offre et la demande. Plusieurs pays ont mis en œuvre des politiques visant à s'approvisionner en pétrole brut afin de maintenir un approvisionnement constant pour leur population. Dans le même temps, les gisements de combustibles fossiles ne pouvaient pas produire suffisamment pour répondre à la demande mondiale toujours croissante de pétrole. Cependant, les progrès technologiques dans le secteur du pétrole et du gaz ont entraîné une augmentation de la production de pétrole brut, réduisant ainsi l'écart entre l'offre et la demande et, par conséquent, réduisant les prix du pétrole brut.

La volatilité des prix du pétrole brut affecte directement la production de produits dérivés en aval. Les batteries lithium-ion devraient être utilisées dans davantage de véhicules électriques, d'appareils portables et de systèmes de stockage d'énergie en raison de leur densité énergétique croissante et de leurs faibles besoins de maintenance. Les batteries lithium-ion cylindriques compactes sont idéales pour une utilisation dans l'électronique grand public, comme les ordinateurs portables, tandis que les grandes cellules cylindriques sont fantastiques pour une utilisation dans les véhicules électriques. Les batteries de type pochette sont souvent utilisées dans les téléphones portables. Les batteries lithium-ion Prism, qui présentent un boîtier en plastique semi-dur, sont utilisées dans les applications automobiles. Grâce aux nouvelles technologies, les batteries au lithium fer phosphate gagnent en popularité. Par exemple, en plus des voitures électriques et de la production d'électricité, le développement des batteries au lithium fer nano phosphate a trouvé une utilisation considérable dans l'industrie des télécommunications. Ces qualités devraient constituer une menace pour l'expansion du marché des batteries à semi-conducteurs dans un avenir proche en raison des avantages des autres types de batteries qui ont déjà été mentionnés.

Segments de marché

Le marché mondial des batteries à semi-conducteurs est segmenté Par type, capacité, application et région. En fonction du type, le marché est segmenté en