Marktgröße, Anteil und Branchenanalyse für Festkörperbatterien, nach Typ (einschichtig und mehrschichtig), nach Anwendung (Unterhaltungselektronik, Elektrofahrzeuge, medizinische Geräte und andere) und regionaler Prognose, 2024–2032

Die globale Marktgröße für Festkörperbatterien wurde im Jahr 2023 auf 85,13 Millionen US-Dollar geschätzt. Der Markt wird voraussichtlich von 98,96 Millionen US-Dollar im Jahr 2024 auf 1.359,18 Millionen US-Dollar im Jahr 2032 wachsen und im Prognosezeitraum eine jährliche Wachstumsrate von 38,75 % aufweisen.

Eine Festkörperbatterie ist eine der neuesten Technologien, die einen festen Elektrolyten anstelle von flüssigen Elektrolyten aus Materialien wie Keramik, Glas oder Polymeren verwendet. Das Festkörperdesign zielt darauf ab, Sicherheitsprobleme wie das Risiko von Bränden oder Explosionen in Lithium-Ionen-Batterien zu überwinden und die Energiedichte und Leistung zu verbessern. Diese Batterien gelten aufgrund ihres Potenzials für höhere Energiedichte, längere Lebensdauer und verbesserte Sicherheit im Vergleich zu herkömmlichen Lithium-Ionen-Batterien als Energiespeicherlösungen der nächsten Generation. Dies hat großes Interesse in Branchen geweckt, die von der Unterhaltungselektronik über Elektrofahrzeuge (EVs) bis hin zur Speicherung erneuerbarer Energien reichen. Obwohl Fortschritte erzielt wurden, steht die umfassende Kommerzialisierung noch am Anfang. Die meisten Festkörperbatterien befinden sich derzeit in der Prototypen- oder Pilotproduktionsphase.

Die Auswirkungen der COVID-19-Pandemie auf den globalen Markt für Festkörperbatterien waren minimal, da die Auswirkungen mit einer Verzögerung bei Investitionen in Forschungs- und Entwicklungsprojekte dieser Technologie zusammenhingen. Darüber hinaus störte der Mangel an Fachkräften die Lieferkette und den Produktionsbetrieb aufgrund des weltweiten Lockdowns, was zu Verzögerungen bei zahlreichen Projekten führte. Darüber hinaus dürfte sich die zunehmende Akzeptanz des autonomen Industriesektors und von Elektrofahrzeugen positiv auf den globalen Markt für Festkörperbatterien auswirken.

Markttrends für Festkörperbatterien

Steigende Investitionen wichtiger Marktteilnehmer sowie staatliche Unterstützung für Forschung und Entwicklung 

Der Markt erlebt einen Anstieg der Investitionen etablierter Unternehmen und Start-ups. Zu den Hauptakteuren, die in die Forschung und Entwicklung von Festkörperbatterien investieren, gehören Automobilhersteller, Batteriehersteller und Technologieunternehmen. Toyota, BMW und QuantumScape investieren aktiv in Forschung und Entwicklung.

Im März 2024 kündigte die chinesische Regierung an, dass sie über 830 Millionen US-Dollar in eine von der Regierung geführte Initiative zur Weiterentwicklung der Solid-State-Batterie-Technologie (SSB) investieren werde. Einige große Unternehmen haben Anspruch auf diese staatliche Finanzierung und Unterstützung, darunter CATL, der weltweit größte Batteriehersteller, sowie die großen Autohersteller BYD und Geely. Neben CATL wurden BYD, das mit Tesla als weltweit größter Verkäufer von Elektrofahrzeugen konkurriert, Batteriehersteller und die Autohersteller FAW, SAIC und Geely für die Initiative ausgewählt.

Die meisten Unternehmen auf der ganzen Welt planen die Massenproduktion von Festkörperbatterien in Japan (2025–2030), Europa (2025–2026), Festlandchina und Taiwan (2023). Der Markt wird voraussichtlich nach 2025 in Schwung kommen. Einige der großen Player kündigten die Einführung von SSB mit großen Investitionen an, wie zum Beispiel Toyotas Pläne, bis 2030 13,5 Milliarden US-Dollar in die Entwicklung der Batterietechnologie für Elektrofahrzeuge auszugeben. Volkswagen investierte in ein US-amerikanisches Batterieunternehmen namens QuantumScape , das seine Pläne zur Einführung seines ersten SSB bis Ende 2024 bekannt gab. Das Samsung Advanced Institute of Technology hat ein SSB entwickelt, das mit einer einzigen Ladung mehr als 1.000 Mal geladen/entladen werden kann und eine Laufleistung von 800 km zurücklegt. Hyundai plant, 100 Millionen US-Dollar in SolidEnergy Systems zu investieren, das einen am Massachusetts Institute of Technology entwickelten Prozess nutzt.

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Wachstumsfaktoren für den Markt für Festkörperbatterien

Wachsende Nachfrage nach sichereren und leistungsfähigeren Batterien zur Förderung des Marktwachstums

Die wachsende Nachfrage nach sichereren und leistungsstärkeren Batterien ist ein wesentlicher Treiber für die Expansion des Marktes für Festkörperbatterien. Herkömmliche Lithium-Ionen-Batterien sind zwar weit verbreitet, weisen jedoch Einschränkungen hinsichtlich der Sicherheit auf, beispielsweise hinsichtlich der Brand- und Explosionsgefahr, und hinsichtlich der Leistung, beispielsweise hinsichtlich der Energiedichte und der Ladegeschwindigkeit. Festkörperbatterien verwenden feste statt flüssiger Elektrolyte, wodurch das Risiko von Auslaufen, Überhitzung und Brandgefahr im Zusammenhang mit brennbaren flüssigen Elektrolyten, die in herkömmlichen Batterien verwendet werden, verringert wird.

Sie haben eine höhere Energiedichte, da sie im Vergleich zu herkömmlichen Batterien mehr Energie im gleichen Volumen oder Gewicht speichern können. Dies ist von entscheidender Bedeutung für Anwendungen, die langanhaltende Energie auf kleinerem Raum erfordern, wie beispielsweise Elektrofahrzeuge. Die Automobilindustrie, insbesondere Elektroautos, ist ein wichtiger Wachstumstreiber im Markt. Da Autohersteller bestrebt sind, die Reichweite zu erhöhen und die Ladezeiten von Elektrofahrzeugen zu verkürzen, sind Festkörperbatterien eine vielversprechende Lösung. Darüber hinaus fördern Regierungen auf der ganzen Welt die Einführung von Elektrofahrzeugen durch Anreize und Vorschriften, was die Nachfrage nach fortschrittlichen Batterietechnologien wie Festkörperbatterien weiter ankurbelt. Andere Sektoren wie Unterhaltungselektronik und erneuerbare Energiespeicher erforschen ebenfalls das Potenzial von Festkörperbatterien, um ihren Energiespeicherbedarf effektiver zu decken.

Anwendungsdiversifizierung von Festkörperbatterien in verschiedenen Sektoren, um die Marktexpansion voranzutreiben

Ursprünglich konzentrierten sich Festkörperbatterieanwendungen hauptsächlich auf die Unterhaltungselektronik und die steigende Nachfrage nach Elektrofahrzeugen. Festkörperbatterien wurden für verschiedene Anwendungen untersucht, darunter medizinische Geräte, Luft- und Raumfahrt und Netzenergiespeicherung. Die Fähigkeit, bei extremen Temperaturen zu arbeiten und höhere Energiedichten zu bieten, macht sie in verschiedenen Sektoren vielseitig einsetzbar. Im medizinischen Bereich stellen Festkörperbatterien eine zuverlässige Stromquelle für wichtige medizinische Geräte wie Herzschrittmacher und Defibrillatoren dar. Ihre kompakte Größe ermöglicht eine einfachere Integration in kleinere, implantierbare medizinische Geräte. Festkörperbatterien können kleiner und dünner sein und eignen sich daher ideal für Smartphones, Smartcards, Wearables, drahtlose Sensoren und andere tragbare Elektronikgeräte. Sie haben eine längere Lebensdauer und entladen sich langsamer als herkömmliche Batterien, was die Haltbarkeit von Geräten erhöht.

Da diese Batteriepakete darüber hinaus große Energiemengen speichern und zur Energiespeicherung im Netzmaßstab eingesetzt werden können, wodurch die Stabilität und Effizienz erneuerbarer Energiequellen verbessert wird, können sie in verschiedenen Stromerzeugungs- und Übertragungssystemen eine wichtige Rolle spielen Sektoren. Die Diversifizierung über diese Sektoren hinweg erhöht nicht nur die Gesamtnachfrage, sondern fördert auch Innovationen und technologische Fortschritte auf dem Markt. Da diese Batterien immer kostengünstiger und skalierbarer werden, wird erwartet, dass ihre Verbreitung rasch zunimmt und die Nachfrage in verschiedenen Branchen weiter ansteigt.

BESCHRÄNKENDE FAKTOREN

Die Komplexität der Herstellung und die hohen Kosten sind die größten Herausforderungen vor der Kommerzialisierung 

Weltweit gibt es zunehmend Forschungs- und Entwicklungsprojekte und Investitionen für Festkörperbatterien, um eine bessere Sicherheit, eine höhere Leistungs- und Energiedichte sowie eine Energiespeicherung bei größerer Betriebstemperatur als herkömmliche Lithium-Ionen-Batterien zu erreichen. Allerdings müssen noch einige Herausforderungen im Zusammenhang mit der Verfestigung von Batterien angegangen werden, bevor die Technologie für eine breite Kommerzialisierung bereit ist. Die Herstellung von Festkörperbatterien in großem Maßstab und zu wettbewerbsfähigen Kosten ist aufgrund der Komplexität der Herstellungsprozesse und der verwendeten Materialien eine Herausforderung.

Die Hauptanliegen sind die Herstellungskosten, die Entwicklung von Kathoden mit höherer Kapazität und höherer Spannung, bessere Anoden und die Integration dickerer Filme in eine Festkörpergeometrie. Derzeit werden Dünnschicht-Festkörperbatterien mithilfe vakuumbasierter Abscheidungstechniken wie HF- und DC-Magnetronsputtern hergestellt. Traditionell basieren größere Batterien auf konventionelleren Abscheidungsprozessen wie Aufschlämmungsbeschichtung und Kalandrierung. Daher ist derzeit eine komplexere Ausrüstung für die Herstellung von Festkörperbatterien erforderlich, und die Kosten für die Herstellung dieser Zellen sind sehr hoch. Beispielsweise würde der Einsatz moderner Technologien zur Skalierung von Milliamperestunden-Mikrobatterien auf 1 Amperestunden-Zellen eines Mobiltelefons Tausende von Dollar pro Batterie kosten. Die Ausweitung der Produktion von Festkörperbatterien unter Beibehaltung von Konsistenz und Qualität stellt erhebliche Herausforderungen dar. Fertigungsprozesse müssen verfeinert und automatisiert werden, um Kosten zu senken und die Effizienz zu verbessern.

Marktsegmentierungsanalyse für Festkörperbatterien

Nach Typanalyse

Einschichtbatterie dominiert den Markt aufgrund ihrer einfacheren und kompakten Struktur

Der Markt ist je nach Typ in einschichtige und mehrschichtige Produkte unterteilt. Das Segment der einschichtigen Batterien hält derzeit den größten Marktanteil. Diese Batterien zeichnen sich in der Regel durch eine einfachere Struktur mit allen Komponenten in einer kompakten Einheit aus, was Vorteile bei der Skalierbarkeit der Herstellung und der Kosteneffizienz bietet.

Andererseits nutzen mehrschichtige Festkörperbatterien gestapelte oder laminierte Strukturen, was eine größere Flexibilität bei der Optimierung von Leistungsabgabe und Kapazität ermöglicht und gleichzeitig verschiedene Anwendungen von der Unterhaltungselektronik bis hin zu Elektrofahrzeugen abdeckt.

Durch Anwendungsanalyse

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Unterhaltungselektronik hält aufgrund besserer Stromversorgung und Machbarkeit einen großen Marktanteil

Je nach Anwendung ist der Markt in Unterhaltungselektronik, Elektrofahrzeuge, medizinische Geräte und andere unterteilt. Den größten Marktanteil hält das Segment der Unterhaltungselektronik, gefolgt von Elektrofahrzeugen. In der Unterhaltungselektronik treibt die Nachfrage nach kompakten, langlebigen Stromquellen mit verbesserten Sicherheitsprofilen die Einführung von Festkörperbatterien voran und bietet das Potenzial für dünnere Geräte und längere Nutzungszeiten ohne Kompromisse bei der Sicherheit.

Elektrofahrzeuge stellen das zweitgrößte Anwendungssegment dar, da Batterien mit hoher Energiedichte benötigt werden, die intensiver Nutzung und schnellen Ladezyklen standhalten und dadurch Reichweite und Leistung verbessern und gleichzeitig Gewicht und Platzbedarf reduzieren. Diese treibenden Faktoren unterstreichen, dass Elektrofahrzeuge eine der führenden Anwendungen für Festkörperbatterien sind, da sie das Potenzial haben, die Probleme von Elektrofahrzeugen mit großer Reichweite anzugehen und die Gesamteffizienz und Nachhaltigkeit von Fahrzeugen im schnell wachsenden Elektromobilitätsmarkt zu verbessern.

Darüber hinaus profitieren medizinische Geräte von der stabilen Leistung und dem geringeren Auslaufrisiko von Festkörperbatterien, was für Anwendungen, bei denen Zuverlässigkeit und Sicherheit von größerer Bedeutung sind, von entscheidender Bedeutung ist.

REGIONALE EINBLICKE

Asien-Pazifik ist führend aufgrund der gestiegenen Nachfrage nach sichereren und effizienteren Batterien 

Der Markt wurde geografisch in fünf zentralen Regionen untersucht: Nordamerika, Europa, Asien-Pazifik und der Rest der Welt.

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Der asiatisch-pazifische Raum ist die führende Region auf dem Weltmarkt, gefolgt von Nordamerika. In der Region, insbesondere in Japan und Südkorea, werden Festkörperbatterien häufig in der Unterhaltungselektronik, einschließlich Smartphones und tragbaren Geräten, eingesetzt. Die Nachfrage nach sichereren und effizienteren Batterien in diesem technologisch fortschrittlichen Markt ist ein wesentlicher Treiber.

In Nordamerika, insbesondere in den USA, sind Elektrofahrzeuge (EVs) die Hauptanwendung für Festkörperbatterien. Da Unternehmen wie Tesla Innovationen in der Batterietechnologie vorantreiben, liegt der Schwerpunkt stark auf der Verbesserung der Reichweite, Sicherheit und Leistung von Elektrofahrzeugen, im Einklang mit den nationalen Zielen der Reduzierung der CO2-Emissionen und der Förderung eines nachhaltigen Transports.

In Europa gibt es einen robusten Regulierungsrahmen zur Reduzierung der Treibhausgasemissionen, und Festkörperbatterien werden vorrangig in Elektrofahrzeugen und Speichersystemen für erneuerbare Energien eingesetzt. Der Fokus auf ökologische Nachhaltigkeit und Energieunabhängigkeit treibt die Einführung von Festkörperbatterien zur Unterstützung sauberer Energieinitiativen voran.

Im Rest der Welt, einschließlich Lateinamerika und Afrika, finden Festkörperbatterien Anwendung in netzunabhängigen erneuerbaren Energielösungen und medizinischen Geräten, bei denen Zuverlässigkeit und Langlebigkeit von entscheidender Bedeutung sind. Insgesamt dominieren Elektrofahrzeuge in Amerika und Europa aufgrund des ökologischen und technologischen Fortschritts, während Unterhaltungselektronik im asiatisch-pazifischen Raum eine zentrale Rolle spielt und vielfältige Anwendungen auf spezifische regionale Bedürfnisse im Rest der Welt eingehen.

WICHTIGSTE INDUSTRIEAKTEURE

Hauptakteure treiben Innovationen und strategische Partnerschaften zur Entwicklung von Batterien für Elektrofahrzeuge voran

Die Wettbewerbslandschaft des globalen Marktes für Festkörperbatterien besteht aus großen und aufstrebenden Akteuren, die Festkörperbatterien entlang der globalen Wertschöpfungskette entwickeln. Unternehmen konzentrieren sich auf verstärkte Forschung und Entwicklung für Innovationen bei Festkörperbatterien, um zukünftige Anforderungen zu erfüllen und so schnell wie möglich auf den Markt zu bringen. Wichtige Akteure wie Toyota wollen bereits im Jahr 2030 Elektrofahrzeuge mit Festkörperbatterien auf den Markt bringen. Darüber hinaus kündigte Volkswagen eine strategische Zusammenarbeit mit QuantumScape an, einem Unternehmen, in das sie stark investieren, um Festkörperbatterien speziell für Elektrofahrzeuge zu entwickeln.

Liste der führenden Hersteller von Festkörperbatterien:

• QuantumScape Battery, Inc. (USA)


• Solid Power Inc. (USA)


• Ilika (Großbritannien)


• Blue Solutions (Frankreich)


• Ampcera (USA)


• ProLogium Technology CO., Ltd. (Taiwan)


• BrightVolt, Inc. (USA)


• Hitachi Zosen Corporation (Japan)

WICHTIGSTE ENTWICKLUNGEN DER BRANCHE:

• Juni 2024: Blue Solutions arbeitete im Rahmen eines Zweijahresvertrags mit dem CNRS, dem Collège de France und der Universität Sorbonne zusammen, um die nächste Generation von Festkörperbatterien zu entwickeln. Diese Vereinbarung verdeutlicht das gemeinsame Engagement für Innovation und das Streben nach fortschrittlichen Energielösungen, die für den Übergang unerlässlich sind. Ziel ist es, sich hauptsächlich auf Hybridelektrolyte zu konzentrieren, um die Reichweite zu verbessern und die Sicherheit von Festkörperbatterien zu erhöhen.


• Mai 2024: Blue Solutions gab bekannt, dass es Batterien der nächsten Generation für Elektrofahrzeuge in der Bretagne und der Region Grand Est, insbesondere im Elsass, entwickeln und produzieren wird. Der Start der Serienproduktion ist für 2030 geplant. Diese Initiative zielt darauf ab, bis 2032 fast 1.500 Arbeitsplätze zu schaffen, was durch eine Investition von mehr als 2,38 Milliarden US-Dollar unterstützt wird.


• März 2024: Die QuantumScape Corporation gab bekannt, dass sie mit der Auslieferung von Alpha-2-Prototyp-Batteriezellen an Kunden begonnen hat, was für die Lieferung von QSE-5, dem ersten geplanten kommerziellen Produkt von QuantumScape, von Bedeutung ist. Der sechsschichtige Alpha-2-Prototyp ist energiedichter als der frühere 24-schichtige A0-Prototyp. Dies ist in erster Linie auf höher belastbare Kathoden und eine effizientere Verpackung zurückzuführen, die die Materialien und den Platz innerhalb der Zelle optimiert. Diese Verbesserungen der Energie- und Leistungsdichten der Alpha-2-Prototypen deuten darauf hin, dass QSE-5 die Grenzen der Leistung von Festkörperbatterien verschieben kann.


• September 2023: Blue Solutions unterzeichnete ein Memorandum of Understanding (MOU) mit Foxconn, dem weltweit größten Anbieter von Elektronikfertigungsdienstleistungen, und seiner Tochtergesellschaft SolidEdge Solution Inc., um gemeinsam einen Halbleiter zu entwickeln Batterie-Ökosystem. Die Partnerschaft vereinbarte, ihr Fachwissen und ihre Technologien zu bündeln, um Festkörperzellenbatterien für Zweiräder zu entwickeln und zu produzieren. Konkret werden sie die innovative Gen4-Technologie von Blue Solutions und die Materialien von SolidEdge Solution nutzen, um Zweiradfahrzeuge auszurüsten, um die Zielmärkte zu bedienen.


• August 2022: Hitachi Zosen Corporation und die National Research and Development Agency Japan Aerospace Exploration Agency führten ein Demonstrationsexperiment für den Lade- und Entladebetrieb installierter Festkörper-Lithium-Ionen-Batterien durch im japanischen Modul-Kibo auf der Internationalen Raumstation (ISS). Zusammen mit der Demonstration bestätigten sie ihre Leistung im Weltraum und markierten damit den weltweit ersten Erfolg dieser Art.

BERICHTSBEREICH

Der Bericht bietet eine detaillierte Analyse des Marktes und konzentriert sich auf entscheidende Aspekte wie Hauptakteure, Produkt-/Dienstleistungstypen und führende Anwendungen des Produkts. Darüber hinaus bietet der Bericht Einblicke in die Markttrends und beleuchtet wichtige Branchenentwicklungen. Zusätzlich zu den oben genannten Faktoren umfasst der Bericht mehrere Faktoren, die zum Wachstum des Marktes in den letzten Jahren beigetragen haben.

Umfangreiche Einblicke in den Markt gewinnen, Anfrage zur Anpassung

Umfang und Segmentierung des Berichts