솔리드 스테이트 배터리 시장 - 글로벌 산업 규모, 점유율, 추세, 기회 및 예측 2018-2028. 유형(박막, 휴대용, 벌크), 용량(20mAh 미만, 20-500mAh 사이, 500mAh 이상), 응용 분야(소비자 및 휴대용 전자 제품, 전기 자동차, 에너지 수확, 웨어러블 및 의료 기기, 기타), 지역 및 경쟁으로 세분화됨

고체 전지 시장은 최종 사용 부문에서 고체 전지에 대한 수요가 증가하고, 배터리 비용을 상용화하기 위한 R&D 활동이 증가함에 따라 예측 기간 동안 상당한 성장을 보일 것으로 예상되며, 예측 기간 동안 시장을 촉진할 것으로 예상됩니다. 전자 기기의 사용 증가, 배터리 에너지 저장 시스템의 유용성 증가, 전기 자동차의 배치 확대가 시장을 주도하는 주요 요인입니다.

고체 전지는 리튬 이온 또는 리튬 폴리머 전지에서 발견되는 액체 또는 폴리머 전해질 대신 고체 전극과 고체 전해질을 사용하는 기술을 기반으로 합니다. 이 기술은 기존 리튬 이온 전지 기술에 대한 주요 대안 중 하나입니다. 고체 전지는 RFID(무선 주파수 식별), 심장 박동 조절기, 웨어러블 기기에 적용되었습니다. 더 작고 가벼운 고체 배터리는 전기 자동차 산업의 획기적인 발전이 될 것으로 기대됩니다.

전기 자동차와 웨어러블 기술은 현재의 리튬 이온 배터리 기술에 비해 개선된 배터리가 필요합니다. 리튬 이온 배터리는 고온에 민감하고 과충전 및 과방전 시 폭발과 관련된 안전 문제가 있기 때문입니다. 고체 배터리는 누출을 방지하는 고체 전해질이 있어 안전하기 때문에 리튬 이온 배터리 기술의 주요 대안 중 하나로 입증되었습니다. 또한 수명이 길고 더 얇은 장치에 사용할 수 있습니다.

여러 산업 거물이 고체 배터리에 투자할 계획입니다. 예를 들어, 토요타는 2017년에 전기 자동차에 고체 배터리를 사용할 계획이었습니다. 게다가 의료, 웨어러블, 드론 분야에서 고체 배터리의 적용이 증가하는 것은 글로벌 고체 배터리 시장 성장을 책임지는 주요 요인 중 하나입니다. 게다가 전기 자동차에서 고체 배터리에 대한 수요가 급증하면서 시장 성장이 확대되는 데 중요한 역할을 합니다. 그러나 복잡한 제조 공정과 높은 비용이 고체 전지의 시장 성장을 제한합니다.

글로벌 고체 전지 시장추진 요인 및 추세

전기 자동차의 고속 충전 기술 수요 증가

리튬(Li)은 고체 전지와 리튬 이온 전지 모두의 구성 요소입니다. 두 전지 모두에서 음전하 전자는 Li+ 이온이 전지의 한 영역에서 다른 영역으로 이동하기 때문에 회로를 따라 이동할 수 있습니다. 고체 전지는 고체 구성 요소를 사용하는 반면, 기존 리튬 이온 전지는 액체 전해질을 사용합니다. 일반 리튬 전지는 고체 전지보다 효과가 떨어집니다. 리튬 전지의 이점으로는 높은 에너지 밀도가 있습니다. 그러나 이 기술은 이러한 부적절한 열 관리 및 안전 문제에 결함이 있습니다. 고체 전지는 리튬 이온 전지보다 안정적이고 최대 50% 더 많은 에너지를 저장할 수 있기 때문에 12분 안에 80% 충전을 달성한다고 합니다. 배터리 기술 회사는 고체 전지를 제조하기 위해 파일럿 규모 시설을 구축했습니다. 더 높은 에너지와 전력 밀도, 빠른 충전, 안전 문제에 대한 현재 수요는 배터리 산업에서 연구 개발을 촉진합니다. 여러 배터리 제조업체에서 전기 자동차에서 빠른 충전을 가능하게 하고 광범위한 범위를 제공하기 위해 고체 배터리를 개발하고 있습니다. 예를 들어 Quantum Scape는 2020년 12월에 만들어진 프로토타입을 기반으로 모든 고체 배터리 기술에 대한 성능 정보를 발표했습니다. 일반적인 리튬 이온 배터리보다 범위가 더 넓고 80%까지 충전하는 데 약 15분이 걸립니다. 작동 온도 범위도 더 넓습니다. 전기 자동차의 기하급수적 성장으로 인해 빠른 충전에 대한 관심이 많습니다. 따라서 이러한 요소가 글로벌 고체 배터리 시장의 성장을 촉진할 것으로 예상됩니다.

무료 샘플 보고서 다운로드 고체 배터리 적용 증가

드론, 웨어러블 기술, 의료 분야에서 고체 배터리가 널리 사용됩니다. 처음에는 심장 박동 조절기의 주 전원으로 사용되었으며, 여기에는 리튬 금속 시트를 고체 요오드와 직접 접촉시키는 것이 포함되었습니다. 두 물질 간의 상호 작용의 결과로 계면에 리튬-요오드화물 층(LiI)이 생성되며, 이는 단락된 셀처럼 작동합니다. 층이 형성되면 매우 적당하고 안정적인 전류가 리튬 애노드에서 요오드 캐소드로 흐릅니다. 웨어러블 전자 제품, RFID 및 심장 박동 조절기에서도 고체 배터리를 사용할 수 있습니다. 전기 자동차에서도 고체 배터리를 사용할 수 있습니다. 현재 하이브리드 및 플러그인 전기 자동차에는 니켈 수소화물(NiMH), 리튬 이온, 납 축전지 및 전기 이중층 배터리가 사용됩니다. 그러나 여러 자동차 제조업체와 기타 기업은 고체 배터리를 만들거나 활용하고자 합니다. Toyota와 Panasonic은 2017년에 고체 배터리에 대한 공동 작업을 포함하는 협력을 시작했습니다. Nissan, Hyundai Motor Company, BMW, Honda 및 기타 자동차 제조업체는 고체 배터리 기술을 개발할 계획입니다. 고체 배터리 제조는 중국 기업 Qing Tao가 중국 동부 쿤산에 설치한 시설에서 시작되었습니다. 중국 언론에 따르면, 생산 라인은 현재 연간 100MWh를 생산할 수 있지만, 2020년까지 700MWh에 도달할 것으로 예상됩니다.

R&D 투자 증가

고체 배터리 산업은 투자가 증가할 것으로 예상되며, 이는 시장 성장에 수익성 있는 기회를 제공할 것입니다. 삼성과 현대와 같은 산업 거물들은 개선되고 미래 지향적인 고체 배터리의 개발에 상당한 투자를 하고 있습니다. 예를 들어, A123 Systems, Hyundai, Sanoh Industrial, Samsung Venture Investment는 콜로라도주 루이빌에 있는 고체 배터리 스타트업 Solid Power에 2,000만 달러를 투자했습니다. 자동차 배터리 산업을 성장시키기 위해 Solid Power와 BMW는 2017년에 협력 관계를 맺었습니다. 이 회사에 따르면, 이들의 배터리 기술은 기존의 리튬 이온 배터리보다 훨씬 더 많은 에너지를 제공하는 동시에 안전 조치에 대한 시스템 수준의 비용을 낮춥니다. 또한 Volkswagen은 배터리 기술 회사 Quantum Scape에 1억 달러를 투자한다고 발표했습니다. 두 회사는 투자를 통해 합병하여 2025년까지 대규모로 고체 배터리 기술을 시장에 출시하기 위한 합작 투자를 형성했습니다.

글로벌 고체 배터리 시장제약

저비용 대체품의 가용성

가볍고 에너지 밀도가 높은 배터리가 필요한 애플리케이션은 리튬 이온 기술을 사용합니다. 하이브리드 자동차, 노트북 컴퓨터, 휴대전화에 주로 사용되는 이러한 배터리는 무게당 최대 에너지 밀도를 제공합니다. 큰 에너지 밀도와 큰 용량은 모두 리튬 이온 배터리의 특징입니다. 이러한 배터리는 부하 특성이 좋습니다. 다른 배터리 유형에 비해 리튬 이온 배터리는 유지 관리가 덜 필요하다는 이점이 있습니다. 메모리가 없기 때문에 계획된 사이클로 배터리 수명을 연장할 수 없습니다. 또한 이러한 배터리는 자가방전이 적어 배터리 충전을 더 오랫동안 유지해야 하는 다양한 응용 분야에 적합합니다. 리튬 이온 배터리는 올바르게 폐기하면 환경에 덜 해롭습니다. 또한 간단한 생산 방식, 신뢰성, 내구성, 최소한의 유지 관리 비용, 높은 방전율 용량을 포함한 이점이 수요를 증가시킬 것으로 예상됩니다. 취약성과 안전한 작동을 보장하기 위한 보호 회로가 필요하기 때문에 리튬 이온 배터리에는 특정 제한이 있습니다. 대부분의 리튬 이온 배터리는 배터리를 사용하든 사용하지 않든 1년 후에 용량이 손실되는 노화 문제가 있습니다. 가까운 미래에 다양한 크기와 사양의 수많은 배터리가 높은 전류 수준과 결합되어 수요가 증가할 것으로 예상됩니다. 다른 배터리에 비해 납산 배터리는 상당히 저렴하고 비교적 저기술 기계를 사용하여 만드는 것도 간단합니다. 따라서 가까운 미래에 전 세계 고체 배터리 시장의 성장이 제한될 것으로 예상됩니다. 고체 전지 시장은 중국의 삼성, LG화학, 테슬라, BYD, BAK Battery, Guoxuan, Shandong Win Battery, Zhejiang Tianneng 등의 생산 시설 확장에 따른 리튬 이온 전지 비용 감소로 인해 상당히 제약을 받을 것으로 예상됩니다. 전해질, 전압 용량을 극적으로 증가시키는 실리콘 애노드 재료의 변형, 에너지 밀도가 높은 Li-S 및 Li-air 기술을 포함하여 리튬 이온 전지의 상당한 기술 발전으로 인해 고체 전지에 대한 수요는 향후 몇 년 동안 감소할 것으로 예상됩니다.

산업 과제

산화납, 황산 및 폴리프로필렌은 전지 제조에 사용되는 주요 원료입니다. 전지 케이스를 만드는 데 사용되는 폴리프로필렌은 탄소 화합물과 석유에서 파생됩니다. 원유 및 천연 가스 파생물은 폴리프로필렌을 생산하는 데 사용되는 주요 원료입니다. 따라서 원유와 천연가스 가격의 변동은 배터리 제조에 사용되는 플라스틱의 비용 역학에서 핵심적인 역할을 합니다. 원유는 지난 몇 년 동안 수요와 공급의 격차가 크기 때문에 가격이 엄청나게 변동했습니다. 여러 국가에서는 국민에게 일정한 공급을 유지하기 위해 원유를 비축하는 정책을 시행했습니다. 동시에 화석 연료 매장량은 끊임없이 증가하는 세계 석유 수요를 충족시킬 만큼 충분한 산출량을 낼 수 없었습니다. 그러나 석유 및 가스 부문의 기술 발전으로 원유 산출량이 증가하여 수요와 공급 격차가 줄어들었고 결과적으로 원유 가격이 하락했습니다.

원유의 가격 변동성은 하류 파생 상품 생산에 직접적인 영향을 미칩니다. 리튬 이온 배터리는 에너지 밀도가 증가하고 유지 관리가 필요 없기 때문에 더 많은 전기 자동차, 휴대용 기기 및 에너지 저장 시스템에 사용될 것으로 예상됩니다. 소형 원통형 리튬 이온 배터리는 노트북과 같은 가전 제품에 사용하기에 이상적이며 대형 원통형 셀은 전기 자동차에 사용하기에 환상적입니다. 파우치형 배터리는 종종 휴대전화에 사용됩니다. 반경질 플라스틱 케이스를 특징으로 하는 프리즘 리튬 이온 배터리는 자동차 애플리케이션에 사용됩니다. 새로운 기술로 인해 리튬 철인산 배터리가 인기를 얻고 있습니다. 예를 들어, 전기 자동차와 발전 외에도 리튬 철 나노인산 배터리의 개발은 통신 산업에서 상당히 활용되고 있습니다. 이러한 특성은 이미 언급된 다른 배터리 유형의 이점으로 인해 가까운 미래에 솔리드 스테이트 배터리 시장 확장에 위협이 될 것으로 예상됩니다.

시장 세그먼트

글로벌 솔리드 스테이트 배터리 시장은 유형, 용량, 애플리케이션 및 지역별로 세분화됩니다. 시장은 유형에 따라 다음과 같이 세분화됩니다.