Markt für Festkörperbatterien Größe und Ausblick, 2024-2032

Marktübersicht

Der weltweite Markt für Festkörperbatterien hatte im Jahr 2023 einen Wert von 1.497,70 Millionen US-Dollar . Bis 2032 soll er einen Wert von 24.476,76 Millionen US-Dollar erreichen, was einer durchschnittlichen jährlichen Wachstumsrate von 36,4 % während des Prognosezeitraums (2024–2032) entspricht.

Festkörperbatterien verwenden feste Elektroden und einen festen Elektrolyten anstelle von flüssigen oder polymeren Gelelektrolyten in Lithium-Ionen-Batterien. Eine Festkörperbatterie hat eine höhere Energiedichte als eine Lithium-Ionen-Batterie auf Basis einer flüssigen Elektrolytlösung. Sicherheitskomponenten sind nicht erforderlich, da keine Explosions- oder Brandgefahr besteht, was Platz spart. Eine Festkörperbatterie kann die Energiedichte pro Flächeneinheit erhöhen, da nur wenige Batterien erforderlich sind. Daher ist eine Festkörperbatterie ideal für den Aufbau eines EV-Batteriesystems mit hoher Kapazität, das ein Modul und ein Paket umfasst.

Marktdynamik

Treiber: Wachsende Forschungs- und Entwicklungsaktivitäten

Im Vergleich zu Lithium-Ionen-Batterien haben Festkörperbatterien eine hohe Energiedichte, eine solide Struktur, Stabilität und sind sicher in der Anwendung. Obwohl sie einige Einschränkungen aufweisen, wie z. B. geringe Ionenleitfähigkeit, hohe Reaktivität und höhere Kosten, wächst ihre Nachfrage schnell. Um diese Einschränkungen zu überwinden, werden verschiedene Festkörperelektrolyte aus unterschiedlichen Materialien hergestellt.

Obwohl sich Festpolymere und anorganische Elektrolyte hervorragend für Festkörperbatterien eignen, weisen sie Einschränkungen auf, wie z. B. eine geringe Ionenleitfähigkeit und schlechte mechanische Eigenschaften. Diese wurden durch die Entdeckung von Verbundfestelektrolyten (CSEs), die aktive oder passive anorganische Füllstoffe und Polymermatrizen enthalten, überwunden. Viele Unternehmen arbeiten an der Entwicklung von Festkörperbatterien, darunter Robert Bosch, Quantum Scape, Planar Energy Devices, Toyota Motor usw. Diese Initiative bedeutender Akteure treibt die Einführung von Festkörperbatterien in verschiedenen Branchen voran.

Treiber: Längere Haltbarkeit von Festkörperbatterien gegenüber herkömmlichen Batterien

Die heutigen Lithium-Ionen-Batterien erfüllen die Anforderungen nicht. Außerdem sind sie zu schwer und teuer und das Aufladen dauert lange. Festkörperbatterien hingegen haben das Potenzial, lange zu halten, haben eine hohe Energiedichte und lassen sich schnell aufladen, was Elektrofahrzeuge noch günstiger macht.

Silizium hat eine zehnmal höhere Energiedichte als Graphit und ist daher ein äußerst beliebtes Anodenmaterial. Beim Laden und Entladen einer Batterie dehnen sich die Siliziumanoden jedoch schnell aus und zersetzen sich, insbesondere bei Lithium-Ionen-Zellen, die Flüssigelektrolyse verwenden.

Festkörperbatterien versprechen, sicherer, kostengünstiger und langlebiger zu sein. Besonders vielversprechend sind Natriumionen-Chemikalien, da Natrium billig und reichlich vorhanden ist, im Gegensatz zu Lithium, dessen Abbau mit hohen Umweltkosten verbunden ist. Ziel ist die Entwicklung von Batterien, die in groß angelegten Netzspeicheranwendungen eingesetzt werden können, um Strom aus erneuerbaren Energiequellen zu speichern und so die Spitzenlast zu reduzieren.

Ein Festkörper kann mehrere der Probleme aktueller Lithium-Ionen-Batterien lösen. Die Verwendung einer Alkalimetallanode, die bei herkömmlichen Batterien nicht möglich ist, steigert die Energiedichte der Kathode und sorgt für eine lange Lebensdauer. Der Festkörperelektrolyt gilt als nicht brennbar oder selbstentzündlich. Die nicht brennbare Eigenschaft einer Festkörperbatterie verringert das Risiko eines thermischen Durchgehens und ermöglicht eine dichtere Zellverpackung. Dies trägt zu einer besseren Designflexibilität und Volumendichte bei.

Zurückhaltung: Hohe Herstellungskosten von Feststoffbatterien

Hohe Herstellungskosten sind die größte Einschränkung auf dem Markt für Festkörperbatterien. Die Entwicklung von Festkörperbatterien erfordert erhebliche Investitionen in Forschung und Entwicklung sowie den Aufbau von Produktionsanlagen. Zur Herstellung von Festkörperbatterien müssen die Produktionsanlagen über hochentwickelte Maschinen und modernste Technologien verfügen.

Bei der Herstellung von Festkörperbatterien ist es eine Herausforderung, einen stabilen Festelektrolyten zu entwickeln, der gute Ionenleiter und chemisch inert ist. Ihre Herstellung gilt daher als teurer als die von Lithium-Ionen-Batterien. Darüber hinaus wird der Prozess durch das Risiko von Rissen aufgrund der Sprödigkeit der Elektrolyte erschwert.

Festkörperbatterien sind mittlerweile etwa achtmal teurer als Lithium-Ionen-Batterien. Da sich die zur Herstellung dieser Batterien verwendeten Technologien von denen zur Entwicklung herkömmlicher Batterien unterscheiden, benötigen Hersteller von Festkörperbatterien möglicherweise separate Produktionslinien. Darüber hinaus erfordern die zur Entwicklung von Festkörperbatterien erforderlichen Maschinen und Technologien große Investitionen. Dies stellt insbesondere für Neueinsteiger auf dem Markt für Festkörperbatterien ein erhebliches Hindernis dar.

Chancen: Steigende Nachfrage nach Elektrofahrzeugen

Der Einsatz von Festkörperbatterien in Elektrofahrzeugen stellt eine der größten Wachstumschancen für den Markt für Festkörperbatterien dar. Politische Veränderungen in Ländern wie den USA, Großbritannien, Deutschland, China und Japan erhöhen die weltweite Nachfrage nach Elektrofahrzeugen.

Elektrofahrzeuge sind in der Mobilität der Automobilindustrie immer häufiger anzutreffen. Angesichts der Sorge um die Erschöpfung der Ölreserven und der Auswirkungen des Klimawandels durch Treibhausgasemissionen aus den Auspuffrohren sucht die Welt nach Alternativen. Aufgrund von Merkmalen wie null Abgasemissionen, höherer Energieeffizienz und niedrigeren Kosten im Vergleich zu Benzinfahrzeugen können Elektrofahrzeuge eine praktikable Alternative zu benzinbetriebenen Fahrzeugen sein.

Darüber hinaus haben Regierung und Städte Vorschriften und Anreize eingeführt, um den Übergang zu nachhaltiger Mobilität zu beschleunigen. Die CO2-Emissionsprotokolle der Europäischen Union spielten eine entscheidende Rolle bei der Förderung des Verkaufs von Elektrofahrzeugen. Die Europäische Union plant, bis 2035 100 % emissionsfreie Autos zu verkaufen, um die Initiative für Netto-Null-Emissionen zu unterstützen. Damit wird der Trend zur Elektromobilität vorangetrieben, bei der bürstenlose Gleichstrommotoren zum Einsatz kommen.

Die Verkäufe von Elektroautos erreichten 2021 3 Millionen, ein Plus von 40 % gegenüber 2019. Obwohl der Markt leicht von der globalen Pandemie betroffen war, erholten sich die EV-Verkäufe im ersten Quartal 2021. Laut EV Volumes verzeichneten alle Regionen und die meisten Länder einen deutlichen Anstieg der EV-Verkäufe, mit einer Wachstumsrate, die 3 bis 8 Mal höher war als für den gesamten Markt für leichte Fahrzeuge. Länder wie Norwegen, die Niederlande, Schweden, China, Deutschland, Frankreich und das Vereinigte Königreich haben von 2019 bis 2020 einen deutlichen Anstieg des Marktanteils von Plug-in-Fahrzeugen erlebt.

Regionalanalyse

Nach Regionen gegliedert ist der weltweite Marktanteil von Festkörperbatterien in Nordamerika, Europa, den asiatisch-pazifischen Raum, den Nahen Osten und Afrika sowie Mittel- und Südamerika.

Der asiatisch-pazifische Raum hat den größten Marktanteil

Der asiatisch-pazifische Raum ist die dominanteste Region und wird bis 2032 voraussichtlich mit einer durchschnittlichen jährlichen Wachstumsrate von 37,9 % wachsen. Das schnelle Wachstum der Automobilindustrie in Indien, China, Japan und Südkorea dürfte die Nachfrage nach Festkörperbatterien ankurbeln. Darüber hinaus deuten die wachsende Bevölkerung in Indien und China sowie günstige staatliche Regelungen auf eine Nachfrage in der Region hin. Darüber hinaus wird das Wachstum der Festkörperbatterie auf die wachsende Präsenz der Verbraucherbasis für Unterhaltungs- und tragbare Elektronik, die Entwicklung des Sektors für erneuerbare Energien und die zunehmende Einführung von Batterie-Energiespeichersystemen zurückgeführt. Länder wie Indien, China, Japan, Südkorea und Australien sind gleichermaßen für das Wachstum des Festkörperbatteriemarktes verantwortlich.

Europa ist die zweitgrößte Region . Es wird auf eine durchschnittliche jährliche Wachstumsrate von 33,9 % geschätzt. Wachsende EU-Finanzierung und unterstützende Maßnahmen der Regierungen, darunter Subventionen, Steuererleichterungen und Anreize, dürften die Produktion von Elektrofahrzeugen in der Region steigern. Steigende Investitionen in umweltfreundliche Lösungen, darunter Elektrofahrräder, Kräne und Gabelstapler, werden die Expansion der Branche unterstützen. Die wachsende Nachfrage nach E-Bikes und Solarstromsystemen in Großbritannien, Deutschland und den Niederlanden wird das Branchenwachstum wahrscheinlich ebenfalls ankurbeln.

Die Präsenz namhafter Batteriehersteller und die wachsende Nachfrage der Endverbrauchsindustrie sind die wichtigsten Antriebsfaktoren in Nordamerika. Die USA sind die dominierende nordamerikanische Marktregion für Festkörperbatterien und werden im Prognosezeitraum voraussichtlich am schnellsten wachsen. Kanada ist ein weiterer wichtiger Markt für Festkörperbatterien in Nordamerika. Eine robuste Produktionsbasis und ein schnelles Wachstum der Produktion von Elektrofahrzeugen in den USA werden voraussichtlich die Nachfrage nach Festkörperbatterien in den kommenden Jahren steigern. Nordamerika wird im Prognosezeitraum voraussichtlich ein moderates Marktwachstum verzeichnen, was auf die steigenden Verkäufe von Elektrofahrzeugen und Unterhaltungselektronik in den USA und Kanada zurückzuführen ist.

Segmentanalyse

Der weltweite Marktanteil von Festkörperbatterien wurde nach Kapazität, Anwendung und Regionen klassifiziert.

• Auf der Grundlage der Kapazität

Nach Kapazität ist der globale Markt für Festkörperbatterien in unter 20 mAh, 20 mAh – 500 mAh und über 500 mAh unterteilt.

Das Segment mit einer Kapazität von 20–500 mAh nimmt den größten Anteil des globalen Marktes für Festkörperbatterien ein. Es wird ein durchschnittliches jährliches Wachstum von 36,5 % erwartet. Dieses Batteriesegment wird zur Stromversorgung von Produkten wie IoT-Geräten, Smartwatches und vielen anderen verwendet. Der vielfältige und wachsende Anwendungsbereich dieses Segments wird den Markt in den kommenden Jahren voraussichtlich antreiben. Eine breite Palette elektronischer Produkte kann mit Festkörperbatterien mit 20–500 mAh betrieben werden, darunter medizinische Pflaster, Wearables und drahtlose Mikrosensoren.

Unter 20 mAh ist das am schnellsten wachsende Segment. Die Batterien in dieser Kategorie sind hauptsächlich Dünnschichtbatterien, die ein breites Anwendungsspektrum abdecken, darunter drahtlose Sensoren, kosmetische und medizinische Pflaster, Verpackungen und mehr. Die begrenzte kompakte Größe, der geringe Platzbedarf und die Verwendung in Geräten mit reduziertem Stromverbrauch, die keine große Batteriekapazität benötigen, sind wichtige Faktoren, die die Nachfrage nach Batterien mit einer Leistung von unter 20 mAh ankurbeln.

Das Segment über 500 mAh erreichte im Jahr 2021 einen Marktanteil von 19,6 %, was auf die zunehmende Verwendung von Festkörperbatterien im Markt für Elektrofahrzeuge zurückzuführen ist. Regierungspolitiken, die den Transport mit sauberer Energie fördern, steigern die aktuelle Segmentnachfrage. Darüber hinaus wird erwartet, dass die wachsende Nachfrage nach Batterieenergiespeichersystemen in den gewerblichen und industriellen Sektoren das Segmentwachstum weiter steigern wird.

• Auf der Grundlage von Bewerbungen

Nach Anwendung ist der globale Markt für Festkörperbatterien in die Bereiche Unterhaltungselektronik und tragbare Elektronik, Elektrofahrzeuge, Energiegewinnung, tragbare und medizinische Geräte und Sonstige unterteilt.

Anwendungen für Unterhaltungselektronik und tragbare Elektronik nehmen den größten Anteil am globalen Markt für Festkörperbatterien ein. Es wird ein durchschnittliches jährliches Wachstum von 35,6 % erwartet. Festkörperbatterien werden in tragbaren und Unterhaltungselektronikgeräten eingebaut. Die Anwendungsbereiche solcher Batterien reichen von Mobiltelefonen, Laptops, Computern, Tablets, Taschenlampen oder Blitzlichtern, LEDs, Staubsaugern, Digitalkameras bis hin zu Taschenrechnern. Das Wachstum der Unterhaltungselektronikbranche im asiatisch-pazifischen Raum sowie im Nahen Osten und in Afrika wird den Verbrauch von Festkörperbatterien bis Ende 2030 voraussichtlich steigern. Der asiatisch-pazifische Raum bietet voraussichtlich lukrative Marktaussichten für den Verkauf von Unterhaltungselektronik. Das Bevölkerungswachstum und die höheren Verbraucherausgaben für Haushaltsgeräte und Elektronik in wichtigen asiatisch-pazifischen Ländern, einschließlich Indien, werden den Verbrauch von Festkörperbatterien in Zukunft voraussichtlich steigern.

Wearable & Medical Devices ist der zweitgrößte Marktteilnehmer. Festkörperbatterien passen die Chipbefestigungsmechanismen und die Handhabung an die integrierten Schaltkreise an, die in elektronischen medizinischen Geräten verwendet werden. Daher eignen sich diese Batterien ideal für die Co-Verpackung mit ICs, die in medizinischen Geräten verwendet werden. Festkörpergeräte können Patienten, Ärzten und medizinischem Personal Sicherheit bieten, indem sie Lithium-Ionen-Batterien ersetzen, die hauptsächlich in medizinischen Anwendungen verwendet werden.

Das Wachstum bei modernen Geräten für verschiedene Operationen und medizinische Zwecke wird voraussichtlich in naher Zukunft die Nachfrage nach Festkörperbatterien ankurbeln. Der Bedarf an sichereren Geräten in der Branche wird voraussichtlich dazu führen, dass Lithium-Ionen-Batterien durch Festkörperbatterien ersetzt werden. Das BIP-Wachstum und die steigenden Gesundheitsausgaben werden verschiedene Sektoren, wie beispielsweise den medizinischen, antreiben. Der oben genannte Trend wird voraussichtlich das Marktwachstum in den kommenden Jahren fördern.

Elektrofahrzeuge sind das am schnellsten wachsende Segment. Dies ist auf das wachsende Bewusstsein für die Vorteile batteriebetriebener Fahrzeuge und die steigenden Preise für fossile Brennstoffe zurückzuführen, insbesondere in den Schwellenmärkten im asiatisch-pazifischen Raum sowie in Mittel- und Südamerika. Elektro- und Hybridfahrzeuge werden voraussichtlich die Hauptverbraucher von Festkörperbatterien sein. Staatliche Anreize und Subventionen zur Förderung der Einführung von Elektroautos haben deren Preise erheblich gesenkt. Darüber hinaus haben öffentlich zugängliche Ladestationen die Popularität dieser Fahrzeuge insbesondere in Europa und Nordamerika gesteigert.

jüngsten Entwicklungen

• April 2022 – SK Innovation hat eine Geschäftsvereinbarung mit der Korea Automotive Inspection and Warranty Association unterzeichnet, um Bewertungsstandards für die Verwendung von Autobatterien festzulegen.
• März 2022 – Die QuntumScape Corporation gab bekannt, dass sie ihre Festkörperbatterien an einen vierten Autohersteller verkaufen werde.
• Januar 2022 – Factorial Inc. hat 200 Millionen USD aufgebracht, um die Kommerzialisierung seiner neuartigen Festkörperbatterien für Elektrofahrzeuge zu beschleunigen.