ソリッドステートバッテリー市場 - 2018～2028年の世界規模、シェア、トレンド、機会、予測。タイプ別（薄膜、ポータブル、バルク）、容量別（20mAh未満、20～500mAh、500mAh以上）、用途別（消費者向けおよびポータブル電子機器、電気自動車、エネルギーハーベスティング、ウェアラブルおよび医療機器、その他）、地域別および競合状況別

固体電池市場は、最終用途セクターにおける固体電池の需要の高まりと、電池のコストの商業化を目的とした研究開発活動の増加により、予測期間中に大幅な成長が見込まれており、予測期間中に市場を推進すると予測されています。電子機器の採用の増加、電池エネルギー貯蔵システムの実用性の向上、電気自動車の導入の拡大が、市場を牽引する主な要因です。

固体電池は、リチウムイオン電池またはリチウムポリマー電池に見られる液体またはポリマー電解質の代替として、固体電極と固体電解質を使用する技術に基づいています。この技術は、従来のリチウムイオン電池技術の主要な代替品の 1 つとして機能します。固体電池は、無線周波数識別 (RFID)、ペースメーカー、ウェアラブル デバイスに応用されています。より小型で軽量な固体電池は、電気自動車業界にとって画期的な進歩となることが期待されています。

電気自動車やウェアラブル技術には、現在のリチウムイオン電池技術に比べて改良された電池が必要です。リチウムイオン電池は高温に敏感で、過充電や過放電時に爆発するなどの安全上の懸念があるためです。固体電池は、漏れを防ぐ固体電解質が存在するため安全であり、リチウムイオン電池技術の主要な代替品の1つであることが証明されています。さらに、寿命が長く、より薄いデバイスに使用できます。

いくつかの業界の大手企業が固体電池への投資を計画しています。たとえば、2017年にトヨタは電気自動車に固体電池を搭載することを計画しました。さらに、ヘルスケア、ウェアラブル、ドローン分野での固体電池の応用の増加は、世界の固体電池市場の成長の主な要因の1つです。さらに、電気自動車での固体電池の需要の急増は、市場の成長を加速させる上で重要な役割を果たしています。しかし、固体電池の複雑な製造プロセスと高コストが市場の成長を抑制しています。

世界の固体電池市場推進要因とトレンド

電気自動車における急速充電技術の需要増加

リチウム (Li) は、固体電池とリチウムイオン電池の両方のコンポーネントです。両方の電池では、Li+ イオンが電池のある領域から別の領域に移動するため、負に帯電した電子が回路に沿って移動できます。固体電池は固体コンポーネントを使用しますが、従来のリチウムイオン電池は液体電解質を使用します。通常のリチウム電池は、固体電池よりも効率が劣ります。リチウム電池の利点は、エネルギー密度が高いことです。しかし、この技術には、不十分な熱管理と安全性の懸念という欠陥があります。固体電池は、リチウムイオン電池よりも安定しており、最大 50% 多くのエネルギーを蓄えることができるため、12 分で 80% の充電に達すると言われています。電池技術企業は、固体電池を製造するためのパイロット規模の施設を設置しています。より高いエネルギーと電力密度、急速充電、安全性への懸念に対する現在の需要は、バッテリー業界の研究開発を促進しています。固体電池は、電気自動車での急速充電を可能にし、長い航続距離を提供するために、いくつかのバッテリーメーカーによって開発されています。たとえば、Quantum Scapeは、作成されたプロトタイプに基づいて、2020年12月に全固体電池技術のパフォーマンス情報を公開しました。一般的なリチウムイオン電池よりも航続距離が長く、80％まで充電するのに約15分かかります。動作温度範囲も広くなっています。電気自動車の急速な成長により、急速充電に大きな関心が寄せられています。したがって、これらの要因が世界の固体電池市場の成長を促進すると予想されます。

無料サンプルレポートをダウンロード固体電池の用途の増加

ドローン、ウェアラブルテクノロジー、ヘルスケアの分野では、固体電池が広く使用されています。当初は、リチウム金属シートを固体ヨウ素と直接接触させるなど、ペースメーカーの主電源として使用されていました。 2 つの材料の相互作用の結果、界面にヨウ化リチウム層 (LiI) が形成され、短絡したセルのように動作します。層が形成されると、非常に控えめで安定した電流がリチウム アノードからヨウ素カソードに流れます。固体電池は、ウェアラブル エレクトロニクス、RFID、ペースメーカーにも使用できます。電気自動車でも、固体電池が使用される可能性があります。現在、ハイブリッド車やプラグイン電気自動車には、ニッケル水素 (NiMH)、リチウムイオン、鉛蓄電池、電気二重層電池が使用されています。ただし、いくつかの自動車メーカーやその他の企業が固体電池の開発や使用に熱心です。トヨタとパナソニックは 2017 年に協力関係を確立し、固体電池で協力します。日産、現代自動車、BMW、ホンダなどの自動車メーカーは、固体電池技術の開発を目指しています。固体電池の製造は、中国企業の Qing Tao が中国東部の昆山に設置した施設で開始されました。中国の報道によると、生産ラインは現在年間100MWhを生産できるが、2020年までに700MWhに達すると予想されている。

研究開発投資の増加

固体電池業界では投資が増加すると予想されており、市場の成長に有利なチャンスがもたらされるだろう。サムスンやヒュンダイなどの業界大手は、改良された将来性のある固体電池の開発に多額の投資を行っている。例えば、A123 Systems、ヒュンダイ、Sanoh Industrial、Samsung Venture Investmentは、コロラド州ルイビルに拠点を置く固体電池の新興企業Solid Powerに2,000万米ドルを投資した。自動車用電池業界を成長させるため、Solid PowerとBMWは2017年に提携した。同社によると、同社の電池技術は従来のリチウムイオン電池よりも大幅に多くのエネルギーを提供すると同時に、安全対策のためのシステムレベルの費用も削減するという。さらに、フォルクスワーゲンは電池技術企業Quantum Scapeに1億米ドルの投資を発表した。投資を通じて、両社は合併して合弁会社を設立し、2025年までに固体電池技術を大規模に市場に投入します。

世界の固体電池市場：制約

低コストの代替品の入手可能性

軽量で高エネルギー密度の電池を必要とするアプリケーションでは、リチウムイオン技術が採用されています。ハイブリッド車、ラップトップコンピューター、携帯電話で主に使用されているこれらのバッテリーは、重量あたりのエネルギー密度が最大です。大きなエネルギー密度と大容量は、どちらもリチウムイオン電池の特徴です。これらの電池は、負荷特性が良好です。他の種類の電池と比較して、リチウムイオン電池にはメンテナンスの必要性が少ないという利点があります。メモリがないため、計画されたサイクルで電池の寿命を延ばすことはできません。さらに、これらのバッテリーは自己放電が少ないため、バッテリーの充電を長時間維持する必要があるさまざまな用途に適しています。適切に廃棄すれば、リチウムイオンバッテリーは環境へのダメージが少なくなります。さらに、製造方法が簡単で、信頼性、耐久性があり、メンテナンスコストが最小限で、放電率が高いなどの利点により、需要が増加すると予想されます。壊れやすく、安全な動作を確保するために保護回路が必要なため、リチウムイオンバッテリーには一定の制限があります。ほとんどのリチウムイオンバッテリーには、バッテリーが使用されているかどうかに関係なく、1年後に容量が低下するという劣化の問題があります。

近い将来、さまざまなサイズと仕様の多数のバッテリーが利用可能になり、高電流レベルと組み合わされることで、需要が増加すると予想されます。他のバッテリーと比較して、鉛蓄電池は大幅に安価であり、比較的ローテクな機械を使用して簡単に製造できます。したがって、近い将来、世界の固体バッテリー市場の成長は制限されると予想されます。固体電池市場は、サムスン、LG化学、テスラ、BYD、BAK電池、国軒、山東ウィン電池、浙江天能による中国での生産施設の拡張の結果として、リチウムイオン電池のコスト低下によって大幅に抑制されると予想されています。固体電池の需要は、電解質、電圧容量を大幅に向上させるシリコンアノード材料の改良、高エネルギー密度のLi-SおよびLi-air技術など、リチウムイオン電池の大幅な技術的進歩の結果として、今後数年間で減少すると予測されています。

業界の課題

酸化鉛、硫酸、ポリプロピレンは、電池の製造に使用される主要な原材料です。電池のケースの製造に使用されるポリプロピレンは、炭素化合物と石油から生成されます。原油と天然ガスの派生物は、ポリプロピレンの製造に使用される主要な原料です。したがって、原油と天然ガスの価格変動は、バッテリー製造に使用されるプラスチックのコスト動向において重要な役割を果たします。 原油は、大きな需給ギャップにより、過去数年間で価格が大幅に変動しました。 いくつかの国は、国民への供給を一定に保つために原油を備蓄する政策を実施しました。 同時に、化石燃料の鉱床は、増え続ける世界の石油需要を満たすのに十分な産出量を生み出すことができませんでした。 しかし、石油およびガス部門の技術進歩により、原油の産出量が増加し、それによって需給ギャップが縮小し、その結果、原油価格が下落しました。

原油の価格変動は、下流の派生商品の生産に直接影響します。 リチウムイオン電池は、エネルギー密度の上昇とメンテナンスの必要性の低さから、より多くの電気自動車、ポータブルデバイス、およびエネルギー貯蔵システムで利用されると予想されています。 コンパクトな円筒形のリチウムイオン電池は、ラップトップなどの消費者向け電子機器に最適ですが、大きな円筒形のセルは電気自動車に最適です。ポーチ型電池は携帯電話でよく使用されます。半硬質プラスチックケースを特徴とするプリズム型リチウムイオン電池は自動車用途で使用されます。新技術により、リン酸鉄リチウム電池の人気が高まっています。たとえば、電気自動車や発電に加えて、ナノリン酸鉄リチウム電池の開発は通信業界でかなりの用途が見出されています。これらの特性は、すでに述べられている他の種類の電池の利点により、近い将来、固体電池の市場拡大に脅威を与えると予測されています。

市場セグメント

世界の固体電池市場は、タイプ、容量、用途、および地域別にセグメント化されています。タイプに基づいて、市場は次のようにセグメント化されています。