Marktbericht für fortschrittliche Batterien der nächsten Generation: Marktgröße, Marktanteil und Trendanalyse nach Technologie (Festelektrolytbatterie, Magnesiumionenbatterie, Flussbatterie der nächsten Generation, Metall-Luft-Batterie, Lithium-Schwefel-Batterie, Sonstige Technologien), nach Endnutzer (Unterhaltungselektronik, Transportwesen, Industrie, Energiespeicherung, Sonstige Endnutzer) und nach Region (Nordamerika, Europa, Asien-Pazifik, Naher Osten und Afrika, Lateinamerika) – Prognosen für 2025–2033

Wachstumsfaktor für den Markt für fortschrittliche Batterien der nächsten Generation

Zunehmende Verbreitung von Elektrofahrzeugen

Batterietechnologie hat sich für Automobilhersteller als entscheidend erwiesen, um die weltweit wachsende Nachfrage nach Elektrofahrzeugen zu decken. Hersteller von Elektrofahrzeugen investieren massiv in die Entwicklung effizienterer, kostengünstigerer, leichterer und energiereicherer Batterien, um die Leistung ihrer Fahrzeuge zu verbessern und ihre Gewinne zu steigern.FestkörperbatterieEs handelt sich um einen wiederaufladbaren Akku, ähnlich einem Lithium-Ionen-Akku, und er funktioniert auch ähnlich. Im Gegensatz zu einem flüssigkeitsgefüllten Akku ist er jedoch ein Feststoffakku, wodurch er eine höhere Energiedichte aufweist, eine größere Reichweite bietet und schneller geladen werden kann.

Darüber hinaus birgt eine Festkörperbatterie ein geringeres Brandrisiko als eineLithium-Ionen-BatterieDieser Vorteil dürfte die Nachfrage nach Festkörperbatterien in Elektrofahrzeugen ankurbeln. Toyota Motors brachte 2022 seine erste Festkörperbatterie auf den Markt und entwickelt Hybridfahrzeuge auf Basis dieser Batterien. Laut der Internationalen Energieagentur (IEA) stieg die Zahl der Plug-in-Elektrofahrzeuge rasant von 0,58 Millionen Einheiten im Jahr 2015 auf rund 6,70 Millionen Einheiten im Jahr 2021, was den Markt für fortschrittliche Batterien der nächsten Generation voraussichtlich direkt fördern wird.

Zunehmende Nutzung von Systemen für erneuerbare Energien und zugehörigen Energiespeichersystemen

Aufgrund ihrer Vorteile gegenüber herkömmlichen Batterien wie Lithium-Ionen- und Blei-Säure-Batterien werden Batterien der nächsten Generation in den kommenden Jahren voraussichtlich eine entscheidende Rolle in Speichersystemen für erneuerbare Energien spielen. Laut der Internationalen Agentur für Erneuerbare Energien (IRENA) stieg die Kapazität erneuerbarer Energien rasant von 1.444 Gigawatt (GW) im Jahr 2012 auf rund 3.064 GW im Jahr 2021, wobei Solar- und Windenergie den größten Anteil an der Kapazität erneuerbarer Energien ausmachten.

Laut der Internationalen Energieagentur (IEA) dürfte der Anteil erneuerbarer Energien in den kommenden Jahren aufgrund des globalen Netto-Emissionsziels 2050 steigen. Die IEA prognostiziert zudem, dass der Anteil erneuerbarer Energien an der globalen Stromerzeugung bis 2030 voraussichtlich fast 30 % erreichen wird. Ein solches Szenario erfordert umfangreiche Projekte im Bereich erneuerbarer Energien und erhöht somit die Wahrscheinlichkeit für den Einsatz von Hochleistungsbatteriespeichern wie Festkörperbatterien im Prognosezeitraum. Dies wiederum fördert das Wachstum des Marktes für fortschrittliche Batterien der nächsten Generation.

Marktbeschränkung

Hohe Herstellungs- und F&E-Kosten

Die meisten fortschrittlichen Batterien der nächsten Generation befinden sich noch in der frühen Entwicklungsphase, da eine Massenproduktion aufgrund der hohen Produktionskosten bisher nicht realisierbar war. Verschiedene Redox-Flow-Batterien der nächsten Generation werden seit Jahrzehnten erforscht und entwickelt. Bislang waren jedoch nur Vanadium-Redox-Flow-Batterien und Zink-Brom-Batterien marktreif. Die Kommerzialisierung von Vanadium-Redox-Flow-Batterien wird durch die hohen Kosten der Vanadiumgewinnung und die schwankenden Vanadiumpreise erschwert. Insgesamt stellen die hohen Produktionskosten und die hohen Ausgaben für Forschung und Entwicklung im Zusammenhang mit dem Markt für fortschrittliche Batterien der nächsten Generation erhebliche Hemmnisse dar.

Marktchance

Steigerung der Forschung und Entwicklung

Die verstärkte Forschung an neuen Batterietechnologien in verschiedenen Instituten und Forschungszentren treibt das Marktwachstum an. So ist beispielsweise das Joint Center for Energy Storage Research (JCESR), ein Innovationszentrum des US-Energieministeriums (DOE) unter der Leitung des Argonne National Laboratory, seit Mai 2022 führend in der Entwicklung neuer Batterietechnologien. Diese Technologien sind notwendig, um ein Stromnetz mit erneuerbaren Energien zu ermöglichen und den Schwerlastverkehr, wie beispielsweise Fernverkehr, Schifffahrt und Luftfahrt, zu dekarbonisieren. Die Wissenschaftler des JCESR haben über 30 Patente im Bereich der alternativen Batterietechnologien („jenseits von Lithium-Ionen“) angemeldet, wobei ihr Schwerpunkt auf Durchlauf-, Lithium-Schwefel-, multivalenten und Festkörperbatterien liegt.

Im März 2022 entwickelten Forscher der Monash University in Australien eine neue Lithium-Schwefel-Batterie-Zwischenschicht, die einen außergewöhnlich schnellen Lithiumtransfer ermöglicht und so die Leistung und Lebensdauer der Batterien verbessert. Lithium-Schwefel-Batterien sind kostengünstiger, umweltfreundlicher und schneller und können schneller geladen und entladen werden als bisherige Modelle. Solche Entwicklungen dürften den Marktteilnehmern neue Chancen eröffnen.

Segmentanalyse

Durch Technologie

Das Segment der Metall-Luft-Batterien hält den größten Marktanteil und wird voraussichtlich im Prognosezeitraum erheblich expandieren. Metall-Luft-Batterien sind Bestandteil von Primär- und Sekundärzellen. In Metall-Luft-Batterien besteht die positive Elektrode üblicherweise aus Kohlenstoff, der mit Edelmetallen versetzt ist, um mit Sauerstoff und anderen Gasen zu reagieren. Die andere Elektrode besteht aus einem Metall wie Zink, Aluminium, Magnesium oder Lithium. Aufgrund des Luftstroms in der Zelle werden diese Batterien gelegentlich auch als Brennstoffzellen bezeichnet. Ein spezieller Typ von Metall-Luft-Batterie ist die Eisen-Luft-Batterie.SekundärbatterieDiese Technologie wurde als potenzieller Energieträger für Elektrofahrzeuge untersucht. Batteriehersteller wie Matsushita, Westinghouse und das schwedische Unternehmen für nationale Entwicklung fertigten in den 1980er Jahren großtechnische Pilotzellen. Der spezifische Energiegehalt der Zelle lag bei bis zu 75 Wh/kg, was für den praktischen Einsatz zu gering ist. Dies erfordert einen Katalysator für die positive Elektrode und einen Elektrolyten, die in einem theoretischen System nicht berücksichtigt werden.

Flussbatterien, die Elektrolyttanks nutzen, um genügend Energie zu speichern, um Zehntausende Haushalte mehrere Stunden lang mit Strom zu versorgen, könnten die Lösung für den beschleunigten Ausbau des Marktes für erneuerbare Energien sein. Die meisten Flussbatterien basieren jedoch auf Vanadium, einem seltenen und teuren Metall, und seine Alternativen sind meist kurzlebig und giftig. Die nächste Generation von Flussbatterien soll diese Probleme lösen. Diese Batterien speichern elektrische Ladung in Tanks mit flüssigem Elektrolyt, der durch Elektroden gepumpt wird, um die Elektronen zu extrahieren; der verbrauchte Elektrolyt wird anschließend in den Tank zurückgeführt. Der Elektrolyt wird bei jeder Stromzufuhr durch Pumpen durch die Elektroden und zurück in den Speichertank geleitet. Dieses Verfahren erfordert jedoch eine Vergrößerung der Batterien, um mehr Energie speichern zu können, was größere Elektrolyttanks notwendig macht.

Vom Endbenutzer

Das Transportsegment dominiert den Weltmarkt und wird voraussichtlich im Prognosezeitraum eine durchschnittliche jährliche Wachstumsrate (CAGR) von 8,44 % aufweisen. Die Elektrifizierung des Verkehrssystems gewinnt zunehmend an Bedeutung, und zahlreiche staatliche Vorgaben haben die Verbreitung von Elektrofahrzeugen beschleunigt. Dies trägt direkt zur Entwicklung fortschrittlicher Batterien der nächsten Generation im Verkehrssektor bei. Die Nissan Motor Company plant, bis 2028 laminierte Festkörperbatterien auf den Markt zu bringen und begann im April 2022 mit dem Bau einer Prototypenfertigungsanlage. Dies ist Teil von Nissans Strategie „Ambition 2030“ und umfasst Investitionen in Höhe von 17 Milliarden US-Dollar für vier neue Elektrofahrzeugkonzepte. Automobilhersteller investieren daher massiv in die Entwicklung von Festkörper- und Metall-Luft-Batterien, wodurch der Automobilsektor zu einem der wichtigsten Marktsegmente für fortschrittliche Batterien der nächsten Generation wird.

Laut der Internationalen Fernmeldeunion (ITU) stieg die Zahl der Mobilfunkverträge rasant von 5,29 Milliarden im Jahr 2010 auf 8,65 Milliarden im Jahr 2021. Dies fördert direkt die Nachfrage und Entwicklung des Marktes für fortschrittliche Batterien der nächsten Generation, da Unternehmen an Akkus mit hoher Energiedichte arbeiten, um den hohen Stromverbrauch von Smartphones zu decken. So entwickelte beispielsweise Samsung Electronics Co. Ltd. im Jahr 2021 Prototypen von Festkörperbatterien für seine Unterhaltungselektronik, die eine hohe Energiedichte und geringe Entflammbarkeit aufweisen. Die Monash University in Australien gab beispielsweise im Jahr 2020 die Entwicklung eines effizienten Lithium-Schwefel-Akkus für Smartphones bekannt. Dieser Akku soll ein Smartphone mit einer einzigen Ladung bis zu fünf Tage lang mit Strom versorgen können. Lithium-Schwefel-Akkus sind aufgrund der weiten Verfügbarkeit von Schwefel kostengünstig herzustellen.

Regionalanalyse

Asien-Pazifik: Dominante Region

Der asiatisch-pazifische Raum ist der bedeutendste globale Marktteilnehmer im Bereich der fortschrittlichen Batterien der nächsten Generation und wird voraussichtlich im Prognosezeitraum ein erhebliches Wachstum verzeichnen. China, Indien und Japan sind die potenziellen Märkte im asiatisch-pazifischen Raum für die nächste Generation fortschrittlicher Batterietechnologie. Chinas Batteriespeicherkapazität erreichte im März 2022 3 GW, ein Anstieg um 76,5 % gegenüber 1,7 GW im Jahr 2019. Bis 2030 plant die chinesische Regierung, die Batteriespeicherkapazität auf 100 GW zu erhöhen. Diese Entwicklungen eröffnen der Region enormes Potenzial für die Entwicklung fortschrittlicher Batterien der nächsten Generation.

Darüber hinaus autorisierte Indien im März 2022 vier Unternehmen, im Rahmen des PLI-Programms Fördermittel für die Herstellung von Batteriespeichern mit fortschrittlicher chemischer Zelltechnologie (ACC) zu erhalten. Reliance New Energy Solar Limited, Hyundai Global Motors Company Limited, Ola Electric Mobility Private Limited und Rajesh Exports Limited erhielten Subventionen aus Indiens 181 Milliarden INR schwerem Programm zur Steigerung der lokalen Batteriezellenproduktion. Innerhalb von zwei Jahren mussten die ausgewählten ACC-Batteriespeicherhersteller im Rahmen des Programms eine Produktionsstätte errichten. Diese staatlich geförderten Anreize sollen die Entwicklung des Marktes für fortschrittliche Batterien der nächsten Generation fördern.

Nordamerika: Wachstumsregion

Nordamerika zählt zu den führenden Regionen bei der Einführung neuester Batterietechnologien und der Entwicklung fortschrittlicher Batterien der nächsten Generation. In den letzten Jahren verzeichneten die Batteriesysteme der Region ein signifikantes Wachstum, bedingt durch steigende Investitionen in die Infrastruktur erneuerbarer Energien, die wachsende Nachfrage nach effizienten und sicheren Batterietechnologien sowie die zunehmende Verbreitung von Elektrofahrzeugen. So erreichte beispielsweise der Bestand an Elektroautos in den Vereinigten Staaten im Jahr 2021 rund 2,06 Millionen, was einem Anstieg von etwa 16 % gegenüber 1,77 Millionen im Jahr 2020 entspricht. Darüber hinaus war in den letzten zehn Jahren ein massives Wachstum zu verzeichnen.

Auch in Kanada ist der Ausbau der Windenergie in den letzten Jahren stark vorangetrieben worden. Dies dürfte den Bedarf an Energiespeichern im Land decken und so zur Netzstabilität und -zuverlässigkeit beitragen. Im Rahmen der kanadischen Windvision 2025 strebt die Regierung an, die Windkraftkapazität bis 2025 auf 55 GW zu erhöhen, um 20 % des Energiebedarfs zu decken. Um dieses Ziel zu erreichen, muss das Land jedoch mehr als 42 GW an neuer Kapazität hinzufügen. Dies dürfte Investitionsmöglichkeiten für Entwickler fortschrittlicher Batteriespeicher der nächsten Generation eröffnen.

Europa war im letzten Jahrhundert stets die Region mit der schnellsten Einführung neuer Technologien. Die Region ist zudem seit Jahrzehnten für ihre Vorreiterrolle in der Batterieforschung und -entwicklung bekannt. Die Europäische Kommission ist eine der wichtigsten Organisationen in der Region und fördert zahlreiche Forschungs- und Entwicklungsprojekte für neue Technologien und deren Kommerzialisierung. So bewilligte die Europäische Kommission beispielsweise im Jahr 2020 11,8 Millionen Euro für das Projekt „Cobalt-freie Batterien der nächsten Generation für zukünftige Automobilanwendungen“ (COBRA). COBRA ist ein gemeinsames Forschungs- und Entwicklungsprojekt zu kobaltfreien Batterien der nächsten Generation und wird vom EU-Programm Horizont 2020 kofinanziert. Ziel ist die Entwicklung einer neuartigen kobaltfreien Lithium-Ionen-Batterietechnologie, die die hohe Energie- und Leistungsdichte sowie die lange Lebensdauer von kobaltbasierten Lithium-Ionen-Batterien beibehält. Erste Ergebnisse werden für 2024 erwartet. Solche Projekte sollen das Wachstum des regionalen Marktes ankurbeln.

Der Nahe Osten und Afrika bergen ein großes Potenzial für die Stromerzeugung aus erneuerbaren Energien. Steigende Investitionen in intelligente Stromnetze und ein wachsender Stromausbau dürften die Nachfrage nach Batteriespeichersystemen ankurbeln. Projekte im Bereich erneuerbarer Energien haben deutlich zugenommen, was auf verschiedene Initiativen der regionalen Regierungen zurückzuführen ist. Diese investieren und fördern vor allem Solarenergieprojekte, da die Region die höchste Sonneneinstrahlung über das Jahr hinweg aufweist. So planen die Vereinigten Arabischen Emirate (VAE), bis 2030 rund 160 Milliarden US-Dollar in erneuerbare Energien zu investieren, um ihr Ziel der Klimaneutralität bis 2050 zu erreichen. Solche Investitionen dürften die Expansion des regionalen Marktes beschleunigen.