全固体電池市場 サイズと展望 2025-2033

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全固体電池市場の成長要因

研究開発活動の拡大

リチウムイオン電池と比較して、全固体電池はエネルギー密度が高く、構造が堅牢で、安定性があり、安全に使用できます。イオン伝導率が低い、反応性が高い、コストが高いなどの制約はあるものの、需要は急速に増加しています。これらの制約を克服するために、様々な材料を用いた固体電解質が開発されています。

固体ポリマー電解質と無機電解質は全固体電池に最適ですが、イオン伝導率が低い、機械特性が悪いなどの制約があります。これらの制約は、活性または不活性の無機フィラーとポリマーマトリックスを含む複合固体電解質（CSE）の発見によって克服されました。ロバート・ボッシュ、クオンタム・スケープ、プラナー・エナジー・デバイス、トヨタ自動車など、多くの企業が全固体電池の開発に取り組んでいます。こうした主要企業による取り組みは、様々な分野で全固体電池の採用を促進しています。

従来の電池よりも長い全固体電池の保管寿命

現在のリチウムイオン電池は、求められる性能を満たしていません。さらに、重量とコストが高く、充電にも時間がかかります。一方、全固体電池は長時間駆動が可能で、エネルギー密度が高く、急速充電も可能なため、EVの価格をさらに下げることができます。

シリコンはグラファイトの10倍のエネルギー密度を持ち、非常に魅力的な負極材料となっています。しかし、バッテリーの充放電に伴い、シリコンアノードは急速に膨張し、劣化します。特に液体電解を使用するリチウムイオンセルでは顕著です。

固体電池は、より安全で、より安価で、より長寿命であることが期待されています。特にナトリウムイオン化学は、採掘に高い環境コストがかかるリチウムとは異なり、ナトリウムが安価で豊富に存在するため、特に有望です。目標は、再生可能エネルギー源で発電された電力を貯蔵し、ピーク需要を削減する大規模なグリッドエネルギー貯蔵アプリケーションに使用できるバッテリーを開発することです。

固体は、現在のリチウムイオンバッテリーが抱えるいくつかの問題を解決する可能性を秘めています。従来のバッテリーでは不可能だったアルカリ金属アノードの採用により、正極のエネルギー密度が大幅に向上し、長寿命化が実現します。固体電解質は不燃性または自己発火性であると想定されています。固体電池の不燃性により、熱暴走のリスクが低減し、セルのパッケージをより密閉することができます。これにより、設計の柔軟性と体積密度が向上します。

市場の制約

全固体電池の高い製造コスト

高い製造コストは市場における最大の制約です。全固体電池の開発には、研究開発への多額の投資と製造施設の建設が必要です。全固体電池を製造するには、高度な機械と最先端技術を備えた製造施設が必要です。

全固体電池の製造において、安定した固体電解質、良好なイオン伝導性、そして化学的に不活性な固体電解質を設計することは困難です。そのため、全固体電池はリチウムイオン電池よりも製造コストが高いと考えられています。さらに、電解質の脆さによる割れのリスクにより、製造プロセスが複雑になっています。

現在、全固体電池はリチウムイオン電池の約8倍のコストになっています。これらのバッテリーの製造に使用される技術は従来のバッテリーの開発に使用される技術とは異なるため、全固体電池メーカーは独自の生産ラインを設置する必要がある場合があります。さらに、全固体電池の開発に必要な機械と技術には多額の投資が必要です。これは、特に市場への新規参入者にとって大きな障害となります。

市場機会

電気自動車の需要増加

電気自動車への全固体電池の応用は、全固体電池市場にとって大きな成長機会の一つです。米国、英国、ドイツ、中国、日本などの国々における政策変更により、電気自動車の世界的な需要が増加しています。

電気自動車は、自動車業界のモビリティにおいてより一般的になっています。石油枯渇や、排気管からの温室効果ガス排出による気候変動への影響への懸念から、世界は代替手段を模索しています。 EVは、排気ガスゼロ、高い電力効率、ガソリン車に比べて低コストといった特徴から、石油燃料車の現実的な代替手段となり得ます。

さらに、政府と各自治体は、持続可能なモビリティへの移行を加速させるための規制やインセンティブを導入しています。欧州連合（EU）のCO2排出削減プロトコルは、電気自動車の販売促進に重要な役割を果たしました。EUは、ネットゼロエミッション・イニシアチブを支援するため、2035年までに排出ガス100%の自動車を販売する計画です。こうして、ブラシレスDCモーターを採用した電動モビリティへのトレンドが推進されています。

電気自動車の販売台数は2021年に300万台に達し、2019年から40%増加しました。市場は世界的なパンデミックの影響を若干受けましたが、EVの販売台数は2021年第1四半期に回復しました。EV Volumesによると、すべての地域とほとんどの国でEVの販売台数が大幅に増加し、その成長率は軽自動車市場全体の3～8倍に達しました。ノルウェー、オランダ、スウェーデン、中国、ドイツ、フランス、英国などの国では、2019年から2020年にかけてプラグインハイブリッド車の市場シェアが大幅に増加しました。

容量に関する洞察

20mAh～500mAhの容量セグメントは、世界の全固体電池市場で最大のシェアを占めています。このセグメントは、年平均成長率（CAGR）36.5%で成長すると予想されています。このセグメントの電池は、IoTデバイス、スマートウォッチなど、様々な製品の電源として使用されています。このセグメントの多様で拡大する用途範囲は、今後数年間、市場を牽引すると予想されています。20mAh～500mAhの容量セグメントの電池は、医療用パッチ、ウェアラブルデバイス、マイクロワイヤレスセンサーなど、幅広い電子機器に電力を供給できます。

最も成長が著しいセグメントは20mAh未満です。このカテゴリーの電池は主に薄膜電池で、ワイヤレスセンサー、化粧品・医療用パッチ、包装など、幅広い用途に対応しています。限られたコンパクトなサイズ、内部スペース、そして大容量バッテリーを必要としない低消費電力デバイスでの使用は、20mAh未満のバッテリー需要を押し上げる重要な要因です。

500mAh以上のセグメントは、電気自動車市場における固体電池の使用量の増加により、2021年に市場規模が19.6%増加しました。クリーンエネルギー輸送を優遇する政府の政策は、現在のセグメントの需要を押し上げています。さらに、商業および産業セクター全体におけるバッテリーエネルギー貯蔵システムの需要増加も、セグメントの成長をさらに促進すると予想されます。

アプリケーションインサイト

世界の固体電池市場では、民生用およびポータブルエレクトロニクス向けアプリケーションが最大のシェアを占めています。この市場は、35.6%のCAGRで成長すると予想されています。固体電池は、ポータブルおよび民生用電子機器に組み込まれています。これらのバッテリーの用途は、携帯電話、ノートパソコン、コンピューター、タブレット、懐中電灯、LED、掃除機、デジタルカメラ、電卓など多岐にわたります。アジア太平洋地域、中東、アフリカにおけるコンシューマーエレクトロニクス業界の成長は、2030年末までに固体電池の消費量を押し上げると見込まれます。アジア太平洋地域は、コンシューマーエレクトロニクスの販売において魅力的な市場見通しを提供すると予測されています。インドを含む主要アジア太平洋諸国における人口増加と家電製品および電子機器への消費者支出の増加は、将来的に固体電池の消費量を増加させると予測されています。

ウェアラブルおよび医療機器は、市場シェアで第2位です。固体電池は、電子医療機器に使用される集積回路のダイアタッチ機構とハンドリングに適合しているため、医療機器に使用されるICとの共包装に最適です。固体電池デバイスは、主に医療用途で使用されているリチウムイオン電池に代わるものであり、患者、医師、医療従事者の安全を確保することができます。

様々な手術や医療目的で使用される先進機器の増加は、近い将来、固体電池の需要を促進すると予想されています。より安全な機器を求める業界のニーズから、リチウムイオン電池は固体電池に置き換えられると予想されます。GDPの成長と医療費の増加は、医療をはじめとする様々な分野を牽引するでしょう。上記の傾向は、今後数年間で市場の成長を促進すると予測されています。

電気自動車は最も急速に成長している分野です。これは、バッテリー駆動車の利点に対する認識の高まりと、特にアジア太平洋地域および中南米の新興市場における化石燃料価格の上昇によるものです。電気自動車とハイブリッド車が固体電池の主な消費国になると予想されています。電気自動車の普及を促進するための政府の優遇措置と補助金により、電気自動車の価格は大幅に低下しています。さらに、公共の充電ブースの設置により、特に欧州や北米ではこうした車両の人気が急上昇しました。

地域分析

アジア太平洋地域は、急速な工業化、堅調な家電製品の需要、そして積極的なEV導入に牽引され、世界の全固体電池市場を牽引しています。中国、日本、韓国などの主要経済国が市場を牽引しており、トヨタ、サムスンSDI、CATLなどの企業が全固体電池技術に多額の投資を行っています。特に中国は、政府の支援と世界最大のEV市場としての地位により、市場で大きなシェアを占めています。アジア太平洋地域は、その製造力と次世代バッテリー技術への戦略的注力により、全体として最も急速に成長する地域になると予測されています。

北米市場動向

北米の固体電池市場は、主にこの地域の高度な技術インフラと電気自動車（EV）の需要増加に牽引され、力強い成長を遂げています。QuantumScapeやSolid Powerといった企業による研究開発への多額の投資により、米国がこの地域をリードしています。政府の優遇措置に加え、大手自動車企業やテクノロジー企業の存在も、市場拡大をさらに促進しています。カナダは、クリーンエネルギーとバッテリー技術の革新に焦点を当てた取り組みを通じても貢献しています。

欧州市場動向

欧州では、厳格な環境規制とEV普及の急増に後押しされ、固体電池市場が大きな進歩を遂げています。ドイツ、フランス、英国などの国々は、堅調な自動車産業とグリーン技術に対する強力な政策支援を活用し、最前線に立っています。欧州連合（EU）のグリーンディールと欧州バッテリーアライアンスは、この地域におけるバッテリーイノベーションと持続可能なエネルギー貯蔵ソリューションの能力を強化する重要な取り組みです。その結果、ヨーロッパは今後数年間で固体電池生産の主要拠点となることが期待されています。

ラテンアメリカ市場動向

ラテンアメリカでは、固体電池市場はまだ初期段階ですが、有望な可能性を示しています。ブラジル、アルゼンチン、チリなどの国々は、再生可能エネルギーや電化に向けた幅広い取り組みの一環として、電池技術の検討を進めています。この地域は、特にリチウム・トライアングルと呼ばれる地域に豊富なリチウム資源を有しており、電池サプライチェーンにおける戦略的プレーヤーとしての地位を確立しています。インフラと技術導入はまだ発展途上ですが、外国投資の増加と政策支援により、近い将来、緩やかな成長が見込まれます。

中東・アフリカの市場動向

中東・アフリカは、再生可能エネルギーとオフグリッド電源ソリューションへの関心の高まりを主な原動力として、固体電池の新興市場となっています。南アフリカや湾岸協力会議（GCC）加盟国などの国々は、太陽光発電プロジェクトやスマートインフラへの投資を進めており、高度なエネルギー貯蔵システムの機会を創出しています。市場はまだ比較的初期段階ですが、エネルギー源の多様化と持続可能な技術の導入を目指すこの地域では、長期的なポテンシャルは高いと見込まれます。

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全固体電池市場のトップ競合他社

1. Robert Bosch
2. Toyota Motor
3. Solid Power
4. Excellartion Solid State
5. Bright Volt
6. SK Innovation Co, Ltd
7. STMicroelectronics
8. Total Energies
9. Store Dot
10. QuntumScape Corporation
11. Factorial Inc
12. Gangfeng Lithium Co Ltd
13. Prieto Battery
14. Blue Solutions
15. ProLogium Technology

最近の動向

• 2022年4月 - SKイノベーションは、自動車用バッテリーの使用に関する評価基準を策定するため、韓国自動車検査保証協会（AIMWA）と業務契約を締結しました。
• 2022年3月 - QuntumScape Corporationは、自社の全固体電池を4社目の自動車メーカーに売却すると発表しました。
• 2022年1月 - Factorial Incは、電気自動車向け新型全固体電池の商業化を加速するため、2億米ドルを調達しました。