Mercato delle batterie allo stato solido - Dimensioni, quota, tendenze, opportunità e previsioni del settore globale 2018-2028. Segmentato per tipo (film sottile, portatile, sfuso), capacità (meno di 20 mAh, tra 20-500 mAh, 500 mAh e oltre), applicazione (elettronica di consumo e portatile, veicoli elettrici, raccolta di energia, dispositivi indossabili e medici, altri), regione e concorrenza

Si prevede che il mercato delle batterie allo stato solido registrerà una crescita significativa durante il periodo di previsione a causa della crescente domanda di batterie allo stato solido tra i settori di utilizzo finale e l'aumento delle attività di R&S, volte a commercializzare il costo delle batterie, dovrebbe spingere il mercato nel periodo di previsione. La crescente diffusione di gadget elettronici, la crescente utilità dei sistemi di accumulo di energia delle batterie e l'aumento dell'implementazione di veicoli elettrici sono i fattori chiave che guidano il mercato.

Le batterie allo stato solido si basano su una tecnologia che utilizza elettrodi solidi ed elettroliti solidi come alternativa agli elettroliti liquidi o polimerici presenti nelle batterie agli ioni di litio o ai polimeri di litio. Questa tecnologia rappresenta una delle principali alternative alla tecnologia convenzionale delle batterie agli ioni di litio. Le batterie allo stato solido hanno trovato applicazione nell'identificazione a radiofrequenza (RFID), nei pacemaker e nei dispositivi indossabili. Si prevede che le sue batterie allo stato solido più piccole e leggere rappresentino una svolta per l'industria dei veicoli elettrici.

Le auto elettriche e la tecnologia indossabile richiedono batterie migliorate rispetto all'attuale tecnologia delle batterie agli ioni di litio, poiché le batterie agli ioni di litio sono sensibili alle alte temperature e presentano problemi di sicurezza legati all'esplosione quando sovraccaricate e scaricate. Le batterie allo stato solido hanno dimostrato di essere una delle principali alternative alla tecnologia delle batterie agli ioni di litio, poiché sono sicure grazie alla presenza di un elettrolita solido, che impedisce le perdite. Inoltre, hanno una durata maggiore e possono essere utilizzate per dispositivi più sottili.

Diversi giganti del settore stanno pianificando di investire in batterie allo stato solido. Ad esempio, nel 2017, Toyota ha pianificato di avere batterie allo stato solido nelle auto elettriche. Inoltre, l'aumento dell'applicazione delle batterie allo stato solido nei settori sanitario, indossabile e dei droni è uno dei principali fattori responsabili della crescita del mercato globale delle batterie allo stato solido. Inoltre, l'aumento della necessità di batterie allo stato solido nei veicoli elettrici svolge un ruolo chiave nell'aumento della crescita del mercato. Tuttavia, il complesso processo di produzione e l'elevato costo delle batterie allo stato solido frenano la crescita del mercato.

Mercato globale delle batterie allo stato solidodriver e tendenze

Aumento della domanda di tecnologia di ricarica rapida nei veicoli elettrici

Il litio (Li) è un componente sia delle batterie allo stato solido che di quelle agli ioni di litio. In entrambe le batterie, gli elettroni caricati negativamente possono viaggiare lungo il circuito perché gli ioni Li+ migrano da un'area della batteria all'altra. Le batterie allo stato solido impiegano componenti allo stato solido, mentre le batterie agli ioni di litio convenzionali utilizzano elettroliti liquidi. Le normali batterie al litio sono meno efficaci delle batterie allo stato solido. I vantaggi delle batterie al litio includono la loro elevata densità energetica. Tuttavia, la tecnologia ha fallito in tale inadeguata gestione del calore e preoccupazioni per la sicurezza. Si dice che le batterie allo stato solido raggiungano l'80% di carica in 12 minuti perché sono più stabili delle loro controparti agli ioni di litio e possono immagazzinare fino al 50% di energia in più. Le aziende di tecnologia delle batterie hanno allestito impianti pilota per produrre batterie allo stato solido. L'attuale domanda di densità di energia e potenza più elevate, ricarica rapida e problemi di sicurezza promuove la ricerca e lo sviluppo nel settore delle batterie. Le batterie allo stato solido vengono sviluppate da diversi produttori di batterie per consentire una ricarica rapida nelle auto elettriche e per offrire un'ampia autonomia. Ad esempio, Quantum Scape ha pubblicato informazioni sulle prestazioni per la sua tecnologia di batterie completamente allo stato solido nel dicembre 2020 in base al prototipo creato. Ha un'autonomia maggiore rispetto alle tipiche batterie agli ioni di litio e impiega circa 15 minuti per caricarsi all'80%. Anche la sua gamma di temperatura operativa è più ampia. C'è molto interesse per la ricarica rapida a causa della crescita esponenziale dei veicoli elettrici. Si prevede quindi che questi fattori incoraggeranno la crescita del mercato globale delle batterie allo stato solido.

Scarica il report di esempio gratuito Aumento dell'applicazione delle batterie allo stato solido

Nei settori dei droni, della tecnologia indossabile e dell'assistenza sanitaria, le batterie allo stato solido sono ampiamente utilizzate. Il loro utilizzo iniziale era come principale fonte di alimentazione per i pacemaker, che includeva l'inserimento di un foglio di metallo Li a diretto contatto con iodio solido. Uno strato di ioduro di litio (LiI) viene creato sulla loro interfaccia come risultato dell'interazione tra i due materiali, che si comporta come una cella in cortocircuito. Una corrente molto modesta e costante scorre dall'anodo di litio al catodo di iodio una volta che lo strato si è formato. L'uso di batterie allo stato solido è possibile anche nell'elettronica indossabile, RFID e pacemaker. Nelle auto elettriche, potrebbero essere utilizzate anche batterie allo stato solido. Attualmente, batterie al nichel-metallo idruro (NiMH), agli ioni di litio, al piombo e a doppio strato elettrico sono utilizzate nei veicoli ibridi ed elettrici plug-in. Tuttavia, diverse case automobilistiche e altre aziende sono ansiose di creare o utilizzare batterie allo stato solido. Toyota e Panasonic hanno avviato una cooperazione nel 2017 che implicherà la collaborazione sulle batterie allo stato solido. Nissan, Hyundai Motor Company, BMW, Honda e altre case automobilistiche intendono sviluppare la tecnologia delle batterie allo stato solido. La produzione di batterie allo stato solido è iniziata in una struttura che è stata installata a Kunshan, nella Cina orientale, dall'azienda cinese Qing Tao. Secondo la stampa cinese, la linea di produzione può ora produrre 100 MWh all'anno, ma si prevede che raggiungerà i 700 MWh entro il 2020.

Aumento degli investimenti in R&S

Si prevede che l'industria delle batterie allo stato solido vedrà un aumento degli investimenti, il che presenterà opportunità redditizie per la crescita del mercato. I giganti del settore come Samsung e Hyundai stanno effettuando investimenti significativi nella creazione di batterie allo stato solido migliorate e a prova di futuro. Ad esempio, A123 Systems, Hyundai, Sanoh Industrial e Samsung Venture Investment hanno investito 20 milioni di USD nella start-up di batterie allo stato solido Solid Power, con sede a Louisville, Colorado. Per far crescere l'industria delle batterie per auto, Solid Power e BMW hanno formato una cooperazione nel 2017. Secondo l'azienda, la loro tecnologia di batterie fornisce significativamente più energia rispetto alle tradizionali batterie agli ioni di litio, riducendo anche le spese a livello di sistema per le misure di sicurezza. Inoltre, Volkswagen ha annunciato un investimento di 100 milioni di USD nell'azienda di tecnologia delle batterie Quantum Scape. Attraverso investimenti, le due aziende si sono fuse per formare una joint venture per portare la tecnologia delle batterie allo stato solido sul mercato su larga scala entro il 2025.

Mercato globale delle batterie allo stato solidolimitazioni

Disponibilità di sostituti a basso costo

Le applicazioni che necessitano di batterie leggere e ad alta densità energetica impiegano la tecnologia agli ioni di litio. Queste batterie, che sono utilizzate principalmente in auto ibride, computer portatili e telefoni cellulari, offrono la massima densità energetica per peso. L'elevata densità energetica e l'elevata capacità sono entrambe caratteristiche delle batterie agli ioni di litio. Queste batterie hanno buone caratteristiche di carico. Rispetto ad altri tipi di batterie, le batterie agli ioni di litio hanno il vantaggio di richiedere meno manutenzione. Poiché non hanno memoria, la durata della batteria non può essere estesa tramite cicli pianificati. Inoltre, queste batterie hanno una minore autoscarica, il che le rende adatte a una varietà di applicazioni in cui è necessario mantenere la carica della batteria per un periodo di tempo più lungo. Se smaltite correttamente, le batterie agli ioni di litio sono meno dannose per l'ambiente. Inoltre, i suoi vantaggi, tra cui un metodo di produzione semplice, affidabilità, durata, costi di manutenzione minimi e un'elevata capacità di scarica, dovrebbero aumentare la domanda. A causa della sua fragilità e della necessità di un circuito di protezione per garantire operazioni sicure, le batterie agli ioni di litio hanno alcune restrizioni. La maggior parte delle batterie agli ioni di litio ha un problema di invecchiamento che causa la perdita di capacità dopo un anno, indipendentemente dal fatto che la batteria venga utilizzata o meno.

Nel prossimo futuro, si prevede che la disponibilità di numerose batterie in una gamma di dimensioni e specifiche combinate con un elevato livello di corrente aumenterà la domanda. Rispetto ad altre batterie, le batterie al piombo sono significativamente meno costose e sono anche semplici da realizzare utilizzando macchinari relativamente poco tecnologici. Si prevede quindi che la crescita del mercato mondiale delle batterie allo stato solido sarà limitata nel prossimo futuro. Si prevede che il mercato delle batterie allo stato solido sarà notevolmente limitato dal calo dei costi delle batterie agli ioni di litio a seguito dell'espansione degli impianti di produzione da parte di Samsung, LG Chem, Tesla, BYD, BAK Battery, Guoxuan, Shandong Win Battery e Zhejiang Tianneng in Cina. Si prevede che la domanda di batterie allo stato solido diminuirà nei prossimi anni a seguito di significativi progressi tecnologici nelle batterie agli ioni di litio, tra cui gli elettroliti, le modifiche al materiale dell'anodo in silicio che aumentano notevolmente la capacità di tensione e le tecnologie Li-S e Li-air con elevata densità di energia.

Sfide del settore

L'ossido di piombo, l'acido solforico e il polipropilene sono le principali materie prime utilizzate nella produzione di batterie. Il polipropilene, utilizzato per realizzare le custodie per le batterie, è derivato da composti di carbonio e petrolio. Il petrolio greggio e i derivati del gas naturale sono le principali materie prime utilizzate per produrre polipropilene; pertanto, la fluttuazione dei prezzi del petrolio greggio e del gas naturale gioca un ruolo chiave nella dinamica dei costi delle materie plastiche utilizzate per la produzione di batterie. Il petrolio greggio ha assistito a enormi fluttuazioni nei prezzi negli ultimi anni a causa del grande divario tra domanda e offerta. Diverse nazioni hanno implementato politiche per fare scorta di petrolio greggio per mantenere una fornitura costante alla loro popolazione. Allo stesso tempo, i giacimenti di combustibili fossili non sono riusciti a produrre abbastanza per soddisfare la domanda globale di petrolio in continua crescita. Tuttavia, i progressi tecnologici nel settore petrolifero e del gas hanno portato a un aumento della produzione di petrolio greggio, riducendo così il divario tra domanda e offerta e di conseguenza riducendo i prezzi del petrolio greggio.

La volatilità dei prezzi del petrolio greggio influisce direttamente sulla produzione di beni derivati a valle. Si prevede che le batterie agli ioni di litio saranno utilizzate in più veicoli elettrici, dispositivi portatili e sistemi di accumulo di energia a causa della loro crescente densità energetica e delle basse esigenze di manutenzione. Le batterie agli ioni di litio cilindriche compatte sono ideali per l'uso nell'elettronica di consumo, come i laptop, mentre le grandi celle cilindriche sono fantastiche per l'uso nei veicoli elettrici. Le batterie a sacchetto sono spesso utilizzate nei telefoni cellulari. Le batterie agli ioni di litio Prism, che presentano un involucro di plastica semirigida, sono utilizzate nelle applicazioni automobilistiche. Grazie alle nuove tecnologie, le batterie al litio ferro fosfato stanno diventando sempre più popolari. Ad esempio, oltre alle auto elettriche e alla generazione di energia, lo sviluppo di batterie al litio ferro nano fosfato ha trovato un notevole utilizzo nel settore delle telecomunicazioni. Si prevede che queste qualità rappresentino una minaccia per l'espansione del mercato delle batterie allo stato solido nel prossimo futuro a causa dei vantaggi di altri tipi di batterie che sono già stati dichiarati.

Segmenti di mercato

Il mercato globale delle batterie allo stato solido è segmentato per tipo, capacità, applicazione e regione. In base al tipo, il mercato è segmentato in