モビリティおよびコンシューマーエレクトロニクス向けバッテリー熱管理システム市場 サイズと展望 2025-2033

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モビリティおよびコンシューマーエレクトロニクス向けバッテリー熱管理システム市場の成長要因

電気自動車（EV）の需要増加

リチウムイオン電池は、その優れた技術仕様から、電気自動車（EV）のエネルギー貯蔵に好まれています。市販のリチウムイオン電池は放電率が低く、寿命が長いという欠点がありますが、エネルギー密度の限界により効率が低下します。そのため、これらの問題を克服するために、最適な温度を維持するためのバッテリー熱管理システムが使用されています。EVの需要を促進する主な要因としては、都市化、渋滞や大気汚染の規制、充電ステーションの普及率向上、バッテリー技術のレンジ拡大などが挙げられます。

リチウムイオン電池の電極改質と熱管理システムは、電気自動車用途のリチウムイオン電池の性能向上に不可欠です。車両の走行中に嵐によって発生する熱を放散させる手段として、バッテリー熱管理システム内の冷却剤はバッテリーと直接的または間接的に接触します。電気自動車の利用が増加するにつれて、熱放散を制御するためにバッテリー熱管理システムの必要性がますます高まっています。国際エネルギー機関（IEA）によると、2020年にはバッテリー電気モデルを搭載した電気乗用車が1,000万台以上走行していました。新型車の開発と需要の増加は電気自動車の成長を促し、ひいてはモビリティおよび民生用電子機器向けのバッテリー熱管理システム市場の成長につながっています。

厳格な政府規制の強化

温室効果ガス排出量の増加と地域的な大気汚染は、環境と健康への悪影響を示す証拠がますます増えており、開発を脅かしています。さらに、アジア開発銀行（ADB）は、新たな政策を通じてアジア太平洋地域全体の持続可能な低炭素成長を支援しています。経済協力開発機構（OECD）によると、経済発展には、エネルギー消費量の増加、自動車交通量の増加、その他関連活動によって発生する温室効果ガスの削減が不可欠です。そのため、温室効果ガスの排出を削減し、地球温暖化を抑制するため、各国政府は温室効果ガスを排出する燃料の使用を禁止し、リチウムイオン電池を含むグリーンエネルギー技術の普及を支援しています。

同時に、バッテリーの熱管理システムは、バッテリーの安定性と寿命を向上させる上で重要な役割を果たしています。世界各国政府による取り組みの強化により、厳格な規制が制定され、顧客の嗜好は内燃機関（ICE）からバッテリー自動車へと移行しています。

市場の制約

高価なバッテリー熱管理システム技術

バッテリー熱管理システムは、性能、安全性、そして寿命の延長を実現するために、バッテリー電源システムの不可欠な要素として重要性を増しています。バッテリーセルの主な発熱源は、電気化学反応とバッテリーセル内の電子の動きの2つです。急速充電やハイパフォーマンスドライブの普及に伴い、セル内の高電流によってセルの熱損失が増加しています。

高エネルギー密度パックの設計には、堅牢な冷却システムを採用する必要があり、数百チャネルの液体冷却ループを組み込むことも珍しくありません。そのため、EVバッテリーパックの熱管理は極めて重要になります。業界関係者によると、これらのシステムの複雑さは、バッテリーパック全体のコストの約10～20%を占めています。そのため、車両に搭載されるバッテリーパックの数が増えるほど、バッテリー熱管理システムの効率性は高まりますが、システムコストの上昇につながり、市場の成長を阻害する要因となります。

市場機会

リチウムイオン電池の需要増加

リチウムイオン電池は、携帯電話やノートパソコンから電気自動車やグリッドストレージまで、ほぼあらゆるものに使用されています。これらは温度に敏感で、極度の寒さや暑さでは劣化する可能性が高くなります。バッテリー用の熱管理システムは、バッテリーの温度を20～55℃の理想的な範囲に保つように設計されています。環境防衛基金（EDF）によると、リチウムイオンバッテリーセルの価格は1990年から2020年の間に97%低下しており、2021年にはさらに低下すると予測されています。バッテリー技術の進歩はコストの低下だけでなく、セルのエネルギー密度の向上ももたらし、必要な電力を生成するために必要なバッテリーパックの価格上昇につながっています。自動車、家電製品、エネルギー貯蔵などの産業は、拡大するリチウムイオンバッテリーの需要を牽引する重要な要因であり、業界の成長の可能性を広げています。

アプリケーションインサイト

モビリティおよびコンシューマーエレクトロニクス向けバッテリー熱管理システムの世界市場は、モビリティとコンシューマーエレクトロニクスに分かれています。

モビリティセグメントは最大の市場シェアを占め、予測期間中に22.48%のCAGRで成長すると予測されています。モビリティセグメントは、乗用車と商用車に細分化されています。かつて乗用車のパワートレインは内燃機関でしたが、現在では温室効果ガス排出量の削減を目指し、バッテリー駆動の自動車へと移行しつつあります。リチウムイオン電池は主に電気自動車に使用されており、20℃～40℃の最適温度で効率的な性能を発揮します。これらの電気自動車では、高出力、バッテリー寿命の延長、そしてより長時間にわたる優れた性能を得るために最適な温度を維持するために、バッテリー熱管理システムが使用されています。

今回開発された商用車向けバッテリー熱管理システムは、熱電冷却、強制空冷、液冷を組み合わせたものです。液体冷却剤はバッテリーと間接的に接触し、動作中にバッテリーが発する熱を除去する媒体として機能します。バッテリー熱管理の主な目的は、温度の不均一な分散を抑えることです。例えば、-35℃から50℃の環境下において、バッテリーパック内の温度均一性は3℃から4℃に保たれるため、温度変動を抑えるシステムが必要です。

コンシューマーエレクトロニクス分野は、携帯電話、ノートパソコンとタブレット、ウェアラブル端末、その他に分類されます。スマートフォンでは、内蔵機能の増加と消費電力の増加により、熱管理が典型的なボトルネックとなっています。同時に、スマートフォンのサイズは小型化され、充電速度に対する要求も高まっています。バッテリー熱管理システムが未整備の場合、デバイスが過熱すると、コンポーネントの性能が低下します。ノートパソコンやタブレット端末に対する急速充電と大容量のエネルギー貯蔵に対する需要が高まっています。

リチウムイオン電池は、充電時よりも放電時に大幅に高い熱を発生します。そのため、安全上の理由から、円筒形のリチウムイオンセルには、電流遮断装置、シャットダウンセパレーター、通気口機構などが搭載され、デバイスの安全性を高めています。これらの装置は、リチウムイオン電池が熱暴走を開始した後にのみ効果を発揮します。ウェアラブルな民生用電子機器には、ペースメーカー、神経補綴装置、スマートリング、スマートバッジ、スマート腕時計、スマート眼鏡、スマートジュエリー、スマートシューズ、スマート衣類などがあります。バッテリー熱管理システムを採用したその他の民生用電子機器製品には、小型ポータブルスピーカー、カメラ、仮想現実（VR）および拡張現実（AR）デバイス、小型バッテリーバックアップ式グルーミングデバイスなどがあります。

タイプ別インサイト

モビリティおよび民生用電子機器向けバッテリー熱管理システムの世界市場は、アクティブ、パッシブ、ハイブリッドに分類されます。

アクティブバッテリーセグメントは市場への最大の貢献者であり、予測期間中に21.29%のCAGRで成長すると予想されています。アクティブバッテリー熱管理システムは、バッテリー冷却システム内で流体を流動させ、直接冷却または浸漬冷却のいずれかの方法で冷却を行います。アクティブバッテリー熱管理システムには、シンプルな設計、低コスト、アクセスしやすい強制空気対流技術、高効率などの利点があります。高度なアクティブバッテリー熱管理技術は、気液相変化を利用することで、より効率的な温度制御を実現します。低コストで効果的な温度制御を実現するため、アクティブバッテリー熱管理システムの需要が高まっており、市場関係者は費用対効果の高いソリューションの開発に注力しています。

パッシブバッテリー熱管理システムは、使用される材料に基づいて定義されます。さらに、パッシブシステムは液体が存在しないシステムです。パッシブバッテリー熱管理システムは、高い運用コスト、液体冷却剤の漏れなど、アクティブシステムの運用上の欠点を克服するために、アクティブシステムに代わる代替技術として使用されています。パッシブシステムは主に、相変化材料（PCM）やヒートパイプ（HP）などのバッテリーセルを最適な温度に保つために使用されます。パッシブバッテリー熱管理システムは、低い運用コストと高い熱均一性という大きな利点を備えており、主に民生用電子機器用途で使用されています。

バッテリータイプに関する考察

モビリティおよび民生用電子機器向けバッテリー熱管理システムの世界市場は、従来型バッテリーと全固体バッテリーに分類されます。

従来型バッテリーセグメントは最大の市場シェアを占め、予測期間中は22.48%のCAGRで成長すると予想されています。鉛蓄電池、ニッケルベースバッテリー、リチウムイオンバッテリーなどの従来型バッテリーは、モビリティおよび民生用電子機器向けバッテリー熱管理システム市場をリードしています。これらのバッテリーは、熱管理プロセスにおいて液浸型電解質を使用し、最小限のコストで市販されています。現在市販されている電気自動車（EV）およびハイブリッド電気自動車（HEV）は、パワートレインに加え、パワーアシスト、回生ブレーキ、電動補機などの追加機能のためのバッテリー技術に高い要求を課しています。

全固体バッテリーは、液体電解質溶液ではなく固体電解質を使用します。この固体電解質は、アノードとカソード間のセパレーターとしての役割も担っています。リチウムイオン電池を含む従来の電池の適用における最大の課題は、電解質が損傷しても形状を維持するため、安全性と安定性が損なわれることです。さらに、現在のリチウムイオン電池は液体の電解液を使用しているため、温度変化による膨張や外力による漏液など、電池の損傷リスクがあります。しかし、全固体電池は、固体構造を持つ固体電解質による安定性の向上に加え、損傷しても形状を維持するため安全性も向上します。

テクノロジーインサイト

モビリティおよびコンシューマーエレクトロニクス向け世界のバッテリー熱管理システム市場は、空冷・加熱、液体冷・加熱、冷媒冷・加熱、その他の技術に分類されます。

液体冷・加熱セグメントは市場規模が最も大きく、予測期間中に22.30%のCAGRで成長すると予測されています。直接接触型液体冷却または誘電性液体冷却は、鉱油のようにバッテリーセルに直接接触することができます。もう一方の液体は、直接接触液体または間接接触液体で、水とエチレングリコールの混合物のように、バッテリーセルに間接的に接触する可能性があります。直接接触液体の一般的な設計は、低鉱油モジュール向けです。間接接触液体の場合、バッテリーモジュールの周囲にコーティングを施す、各モジュールの周囲に個別のチューブを設置する、バッテリーモジュールを冷却/加温プレート上に配置する、またはバッテリーモジュールを冷却/加温ブレードとプレートで接合するといった設計が可能です。

冷媒ベースの冷暖房システムには、加熱または冷却を行うためのサーマルプレートが備えられていることがよくあります。サーマルプレート内での冷媒の相変化は、圧力降下が低い場合、相変化中の温度がほぼ一定であるため、高い熱伝達率と均一なセル温度を実現します。しかし、サーマルプレートとチューブは、高湿度条件下でサーマルプレート上で発生する可能性のある高いシステム圧力と結露に耐えられる必要があります。さらに、停車中の車両における大量の熱放散を制御するには、ラジエーターのサイズ、ファンの性能、または温度レベルを上げるしかありません。さらに、冷媒による冷却・加熱技術は、過酷な条件下での熱の循環とデバイスの保護に役立ち、予測期間中にバッテリー関連のアプリケーションの需要が増加すると予想されます。

地域別インサイト

モビリティおよびコンシューマーエレクトロニクス向けバッテリー熱管理システムの世界市場は、地域別に北米、欧州、アジア太平洋地域、その他地域に分類されています。

アジア太平洋地域は、モビリティおよびコンシューマーエレクトロニクス向けバッテリー熱管理システムの世界市場において最大のシェアを占めており、予測期間中は23.54%のCAGRで成長すると予想されています。中国は、電気自動車、スマートフォン、ノートパソコン、タブレットなどの最大の製造国および消費国の一つです。中国インターネット情報センターによると、中国は国内の電気自動車市場を拡大するために革新的な政策体系を構築しました。この構造には、パイロットプログラム、中央および地方のEV購入補助金、税制優遇措置、EV生産義務などが含まれます。中国インターネット情報センターによると、2021年に中国は、バッテリー熱管理システムの主要な最終用途産業であるコンピューター、携帯電話、デジタルカメラなどの民生用電子機器の世界最大の輸出国として米国を上回りました。

ヨーロッパは、予測期間中に22.21%のCAGRで成長すると予測されています。この地域は、ドイツ、フランス、イタリア、スペイン、その他のヨーロッパ諸国などの先進国で構成されています。これらの国々は、自動車、民生用電子機器、医療機器、通信など、さまざまな産業を有しています。さらに、この地域におけるバッテリー熱管理システム製品への大きな需要は、電気自動車、民生用電子機器、電力貯蔵システムから生まれています。国際クリーン交通評議会（ICCT）によると、北米の自動車市場におけるバッテリー式電気自動車のシェアは、2020年に6%以上、2021年1月から11月にかけて9%以上増加しました。欧州の厳格な自動車排出ガス規制により、リチウムイオン電池パックの需要が高まっており、これもまた、この地域における家電製品およびモビリティ向けバッテリー熱管理システム市場の拡大を牽引しています。

北米の市場動向

北米地域は、米国、カナダ、メキシコなどの国々で構成されています。この地域の著しい成長は、電気自動車、スマートフォン、ノートパソコンなどのエンドユーザー産業の成長によって支えられています。電気自動車の需要増加は、ゼロエミッション、タンク・トゥ・ホイール（Tank-to-Wheel）の高い効率性へのニーズの高まり、そしてバッテリーパックのコスト低下を背景に、バッテリー熱管理システムの採用拡大を促進しています。価格の低下、充電速度の向上、そして航続距離の延長は、効率的なバッテリー熱管理システムの需要を高めています。バッテリー熱管理のサプライチェーンのあらゆる段階に大手企業が存在することが、この地域の市場の成長に貢献しています。

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モビリティおよびコンシューマーエレクトロニクス向けバッテリー熱管理システム市場のトップ競合他社

1. 3M
2. Robert Bosch GmbH
3. Valeo
4. Mahle GmbH
5. SAMSUNG SDI CO.LTD.
6. BorgWarner Inc.
7. VOSS Automotive GmbH
8. Denso Corporation
9. Hanon Systems
10. Grayson Thermal Systems
11. Polymer Science Inc.
12. LG Chem
13. Gentherm Incorporated
14. Continental AG
15. Calogy Solutions
16. Amionx.

最近の動向

• 2022年11月 - サムスンSDIは、成均館大学とバッテリー技術コースの開設に関する協定を締結したことを発表しました。この協定に基づき、両社は、学生が将来の二次電池開発について学ぶ授業を開設・運営し、バッテリー材料、セル、システムの専門家を育成します。
• 2022年10月 - サムスンSDIは環境経営計画を発表しました。この計画には、「気候変動への対応」と「資源の再利用」という2つのテーマを中心に、8つの具体的な目標が含まれています。目標は、2050年までに炭素排出量をネットゼロにすることです。