ナトリウム硫黄電池市場 サイズと展望 2025-2033

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世界のナトリウム硫黄電池市場の成長ドライバー

電解質、セパレーター、セル構成の改善

電解質は、イオンが陽極と陰極の間で自由に移動できるようにするため、重要です。使用される電解質とRT-Na/S電池の性能には直接的な相関関係があります。多くの場合、ポリサルファイドの溶解とシャトル現象を抑制するため、液体電解質よりも固体電解質が推奨されます。一方、固体電解質の使用は、固体電解質の界面不安定性とイオン伝導性の制限のために問題となります。液体電解質への中間ポリサルファイドの極めて高い溶解性は重要な要因であることに、より注意を払う必要があります。RT-Na/S電池にとって最高の電気化学的性能を発揮する電解質組成を決定するには、複数の異なる電解質について研究を行う必要があります。セパレーターは電解質中のイオン輸送を可能にしますが、正極と負極間の電気的接触を物理的に阻害する可能性があります。さらに、隔壁は柔軟性に加えて、高い機械的強度も備えている必要があります。

ナトリウム硫黄電池は、サイクル中の電極の体積変化を可能にしながらシール面積を削減

ナトリウム硫黄電池は、サイクル中の電極の体積変化を可能にしながら、シール面積を削減できるため、実用的な電池の開発において広く採用されている設計です。図は、ナトリウム電極が電池の中心部に配置された管状のナトリウム硫黄電池を示しています。ナトリウムが電解質チューブ内に封入された管状の設計は、ナトリウムを中央に配置するのに適した形状です。ナトリウム硫黄電池は、メインナトリウム型、中央硫黄型、平面型など、様々な設計で構築できます。ナトリウム硫黄電池は、ナトリウムと硫黄が結合する際に起こる電気化学反応を利用して電力を供給します。この反応により、多硫化ナトリウムが生成されます。

市場の制約

高い曝露リスクと導入費用の高さが、この分野の拡大を阻んでいます。顧客の理解不足も、この業界の事業展開を困難にしている要因の一つです。潜在的な市場機会としては、検査・試験手順の機械化、発展途上の経済圏の工業化、そして曝露リスクに起因する問題に対する個別対応型ソリューションの提供などが挙げられます。電極を追加することで、ナトリウム硫黄電池の寿命と動作効率を大幅に向上させる可能性があります。しかし、これらのバッテリーは空気や湿気に触れると発火し、危険な状態になります。

市場機会

電力需要の増加

エネルギー貯蔵システム（ESS）は、発電、公益事業規模、送電網、メーター裏での使用など、様々な規模と段階で利用されています。バッテリーは、商業用から家庭用、公益事業規模の運用まで、幅広い業界で使用されています。さらに、エネルギー貯蔵バッテリーは、携帯電話、ノートパソコン、ポータブル電子機器などの様々な電子製品に加えて、電気自動車の製造にも利用されています。ESSは生活のあらゆる側面に適用可能です。特にポータブルバッテリーにおいて、エネルギー損失を貯蔵する需要が高まると予想されます。総電力容量（公益事業および非公益事業）は、1947年の1,362メガワットから2020年3月末までに約448.11ギガワットに拡大しました。1人あたりの平均電力使用量は、1947年の16.3キロワット時から2019～2020年には1,208.0キロワット時に増加しました。

アプリケーションインサイト

ナトリウム硫黄電池市場は、補助サービス、負荷平準化、再生可能エネルギーの安定化など、用途に応じて複数のカテゴリーに分類できます。2019年には、「その他のアプリケーション」市場セグメントが33.0%と最大のシェアを占めました。2020年から2027年にかけて、補助サービスアプリケーションカテゴリーの年平均成長率は30.6%になると予測されています。系統エリアにおけるエネルギー伝送の信頼性、安全性、セキュリティを維持するためには、補助サービスが不可欠です。予測期間中、負荷平準化アプリケーションセクターが最も高い成長率を示すセグメントになると予想されます。

再生可能エネルギー安定化市場は、今後数年間で大きな発展を遂げると予想されます。エネルギー貯蔵電池の一種であるナトリウム硫黄電池は、主に太陽光発電所や風力発電所における再生可能エネルギーの創出を支援するために利用されています。この蓄電池システムは、エネルギー消費における急速な脱炭素化の達成速度に大きな影響を与えます。蓄電池システムは、様々なミニグリッドへの安定化サービスを支援し、これらのグリッドエリアにおける変動性再生可能エネルギー源の潜在的シェアの増加を促進し、電力品質を向上させます。これらのメリットは、変動性再生可能エネルギー源の潜在的シェアの増加によって実現されます。

製品インサイト

ナトリウム硫黄電池市場は、製品によって個人用ポータブル電池と産業用電池の2つのカテゴリーに分けられます。ナトリウム硫黄電池は高エネルギー密度のソリューションを提供するため、産業用およびグリッドストレージの分野で需要が高まっています。その結果、2019年の総売上高の81.8%を工業製品セクターが占めました。そのため、蓄電および電源バックアップの要件がますます高まるにつれ、多くの工業セクター全体でナトリウム硫黄電池の需要が増加すると予測されています。

2020年から2027年にかけて、個人向けポータブル製品カテゴリーは年平均成長率28.3%で拡大すると予想されます。NaS電池は他の種類の電池に比べてメンテナンスの必要性が低く、エネルギー密度が高いため、今後数年間でポータブル電子機器におけるNaS電池の使用が大幅に増加すると予想されます。民生用電子機器の需要も高く、このカテゴリーの拡大を加速させるでしょう。

地域分析

2019年、アジア太平洋地域は68.27%と最大の収益シェアを占め、予測期間を通じて大幅な成長が見込まれています。地方における電化への需要の高まりと、発電能力の拡大への投資増加は、アジア太平洋地域全体で蓄電池の需要を促進し、ナトリウム硫黄電池の需要増加につながるでしょう。

2018年までに170MWを超えるナトリウム硫黄電池の設置容量を達成した日本は、この電池の導入において世界をリードしています。この地域の主要経済国は持続的な近代化を進めており、その結果、系統の安定性と信頼性の高い発電がますます重視されるようになりました。この直接的な結果として、ナトリウム硫黄電池は、正確な周波数管理を確保しながら、補助的なサービスを提供するために徐々に利用され始めています。再生可能エネルギー源のインフラ整備は、二酸化炭素排出量の削減に大きく貢献し、ひいてはナトリウム硫黄電池市場の拡大をさらに促進するでしょう。

NaS電池の需要増加により、ヨーロッパは今後数年間で大幅な成長を遂げると予測されています。費用対効果、効率性の向上、製品イノベーションといった技術開発が、この地域の市場拡大に貢献すると期待されています。英国や米国などの主要国政府が導入する厳格な排出規制と、燃費向上への関心の高まりが相まって、ナトリウム硫黄電池市場の成長を促進すると予想されます。

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ナトリウム硫黄電池市場のトップ競合他社

1. NGK INSULATORS, LTD.
2. BASF SE
3. Tokyo Electric Power Company Holdings, Inc.
4. EaglePicher Technologies
5. GE Energy
6. FIAMM Group
7. KEMET Corporation
8. POSCO
9. Sieyuan Electric Co., Ltd.

最近の開発状況

• 2021年10月、ベルギーのアントワープにあるBASFのフェアブント拠点において、電力網に統合された4つのNAS電池コンテナで構成されるエネルギー貯蔵システムが稼働を開始しました。BASFはドイツの化学会社です。
• 2020年1月、日本ガイシとBASF SEは次世代NAS電池の開発に向けて戦略的提携を開始しました。日本ガイシのNAS電池は既にBASFが販売していますが、両社はこのほど、未来のNAS電池を開発するための共同開発契約（JDA）を締結しました。この装置は、両社の技術力、化学知識、そして電池設計・製造スキルを結集して開発されます。