Tamaño del mercado de baterías de estado sólido, participación y análisis de la industria, por tipo (capa única y multicapa), por aplicación (electrónica de consumo, vehículos eléctricos, dispositivos médicos y otros) y pronóstico regional, 2024-2032

El tamaño del mercado mundial de baterías de estado sólido se valoró en 85,13 millones de dólares en 2023 y se prevé que el mercado crezca de 98,96 millones de dólares en 2024 a 1.359,18 millones de dólares en 2032, exhibiendo una tasa compuesta anual del 38,75% durante el período previsto. Asia Pacífico dominó la industria de las baterías de estado sólido con una participación de mercado del 43,79% en 2023.

Una batería de estado sólido es una de las tecnologías más nuevas que utiliza un electrolito sólido en lugar de electrolitos líquidos fabricados a partir de materiales como cerámica, vidrio o polímeros. El diseño de estado sólido tiene como objetivo superar los problemas de seguridad, como el riesgo de incendios o explosiones en las baterías de iones de litio, y mejorar la densidad y el rendimiento de la energía. Estas baterías se consideran la próxima generación de soluciones de almacenamiento de energía debido a su potencial para una mayor densidad de energía, una vida útil más larga y una mayor seguridad en comparación con las baterías tradicionales de iones de litio. Esto ha despertado un interés significativo en industrias que van desde la electrónica de consumo hasta Vehículos eléctricos (EV) y almacenamiento de energía renovable. Si bien ha habido avances, la comercialización generalizada aún es temprana. La mayoría de las baterías de estado sólido se encuentran actualmente en la fase de producción de prototipo o piloto.

El efecto de la pandemia de COVID-19 en el mercado mundial de baterías de estado sólido fue mínimo ya que el impacto estuvo relacionado con un retraso en la inversión en proyectos de I+D de esta tecnología. Además, la escasez de mano de obra calificada interrumpió la cadena de suministro y las operaciones de fabricación debido al bloqueo global, lo que provocó retrasos en numerosos proyectos. Además, es probable que la creciente adopción del sector industrial autónomo y de los vehículos eléctricos tenga un impacto positivo en el mercado mundial de baterías de estado sólido.

Tendencias del mercado de baterías de estado sólido

Aumento de las inversiones de los principales actores del mercado junto con el apoyo gubernamental a la I+D 

El mercado está presenciando un aumento en las inversiones de empresas establecidas y de nueva creación. Los principales actores que invierten en I+D de baterías de estado sólido incluyen fabricantes de automóviles, batería fabricantes y empresas tecnológicas. Toyota, BMW y QuantumScape están invirtiendo activamente en investigación y desarrollo.

En marzo de 2024, el gobierno chino anunció que invertiría más de 830 millones de dólares en una iniciativa liderada por el gobierno para avanzar en la tecnología de baterías de estado sólido (SSB), y seis empresas figuraban en la lista para recibir financiación estatal. Algunas empresas importantes son elegibles para recibir financiación y apoyo del gobierno, incluida CATL, el mayor fabricante de baterías del mundo, y los principales fabricantes de automóviles BYD y Geely. Además de CATL, BYD, que compite con Tesla como el mayor vendedor de vehículos eléctricos del mundo, el fabricante de baterías y los fabricantes de automóviles FAW, SAIC y Geely, han sido seleccionados para la iniciativa.

La mayoría de las empresas de todo el mundo planeaban producir en masa baterías de estado sólido en Japón (2025-2030), Europa (2025-2026), China continental y Taiwán (2023). Es probable que el mercado despegue después de 2025. Algunos de los principales actores anunciaron el lanzamiento de SSB con grandes inversiones, como los planes de Toyota de gastar 13.500 millones de dólares para desarrollar tecnología de baterías para vehículos eléctricos para 2030. Volkswagen invirtió en una empresa de baterías estadounidense llamada QuantumScape. , que anunció sus planes de presentar su primer SSB para finales de 2024. El Instituto Avanzado de Tecnología de Samsung ha desarrollado un SSB que se puede cargar/descargar a través de 1.000 veces con 800 km de kilometraje con una sola carga. Hyundai planea invertir 100 millones de dólares en SolidEnergy Systems, que utiliza un proceso desarrollado en el Instituto de Tecnología de Massachusetts.

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Factores de crecimiento del mercado de baterías de estado sólido

La creciente demanda de baterías más seguras y de mayor rendimiento para impulsar el crecimiento del mercado

La creciente demanda de baterías más seguras y de mayor rendimiento es un factor importante para expandir el mercado de baterías de estado sólido. Tradicional baterías de iones de litio , si bien se utilizan ampliamente, tienen limitaciones en términos de seguridad, como el riesgo de incendio y explosión, y problemas de rendimiento, como la densidad de energía y la velocidad de carga. Las baterías de estado sólido utilizan electrolitos sólidos en lugar de líquidos, lo que reduce el riesgo de fugas, sobrecalentamiento y riesgos de incendio asociados con los electrolitos líquidos inflamables utilizados en las baterías convencionales.

Tienen mayores densidades de energía ya que están diseñadas para almacenar más energía en el mismo volumen o peso en comparación con las baterías tradicionales. Esto es crucial para aplicaciones que requieren energía duradera en un espacio más pequeño, como los vehículos eléctricos. La industria del automóvil, en particular los coches eléctricos, es un importante motor de crecimiento en el mercado. Mientras los fabricantes de automóviles se esfuerzan por aumentar la autonomía y reducir los tiempos de carga de los vehículos eléctricos, las baterías de estado sólido son una solución prometedora. Además, los gobiernos de todo el mundo promueven la adopción de vehículos eléctricos a través de incentivos y regulaciones, lo que alimenta aún más la demanda de tecnologías avanzadas de baterías, como las baterías de estado sólido. Otros sectores, como la electrónica de consumo y el almacenamiento de energía renovable, también están explorando el potencial de las baterías de estado sólido para satisfacer sus necesidades de almacenamiento de energía de manera más efectiva.

Diversificación de aplicaciones de baterías de estado sólido en diferentes sectores para impulsar la expansión del mercado

Inicialmente, las aplicaciones de baterías de estado sólido se centraban principalmente en la electrónica de consumo y en la creciente demanda de vehículos eléctricos. Las baterías de estado sólido se han explorado para diversas aplicaciones, incluidos dispositivos médicos, aeroespaciales y almacenamiento de energía en red. La capacidad de operar en temperaturas extremas y ofrecer mayores densidades de energía los hace versátiles en diferentes sectores. En el campo médico, las baterías de estado sólido proporcionan una fuente de energía confiable para dispositivos médicos críticos como marcapasos y desfibriladores. Su tamaño compacto permite una integración más sencilla en dispositivos médicos implantables más pequeños. Las baterías de estado sólido pueden ser más pequeñas y delgadas, lo que las hace ideales para teléfonos inteligentes, tarjetas inteligentes, dispositivos portátiles, sensores inalámbricos y otros dispositivos electrónicos portátiles. Tienen una vida útil más larga y se degradan más lentamente que las baterías convencionales, lo que mejora la durabilidad de los dispositivos.

Además, como estos paquetes de baterías pueden almacenar grandes cantidades de energía y pueden implementarse para el almacenamiento de energía a escala de red, mejoran la estabilidad y la eficiencia de energía renovable fuentes, pueden desempeñar un papel vital en los sistemas de generación y transmisión de energía en diferentes sectores. La diversificación entre estos sectores no solo aumenta la demanda general sino que también fomenta la innovación y los avances tecnológicos en el mercado. A medida que estas baterías se vuelvan más rentables y escalables, se espera que su adopción crezca rápidamente, impulsando una mayor demanda en diversas industrias.

FACTORES RESTRICTIVOS

La complejidad de fabricación y los altos costos son los principales desafíos antes de la comercialización 

A nivel mundial, hay cada vez más proyectos e inversiones de investigación y desarrollo para baterías totalmente de estado sólido para lograr una mayor seguridad, mayor potencia y densidad de energía, y un almacenamiento de energía a temperatura de funcionamiento más amplia que las baterías de iones de litio convencionales. Sin embargo, aún quedan por abordar varios desafíos relacionados con la solidificación de las baterías antes de que la tecnología esté lista para su comercialización generalizada. Producir baterías de estado sólido a escala y a un costo competitivo es un desafío debido a la complejidad de los procesos de fabricación y los materiales involucrados.

Las principales preocupaciones son los costos de fabricación, el desarrollo de cátodos de mayor capacidad y voltaje, mejores ánodos y la integración de películas más gruesas en una geometría de estado sólido. Actualmente, las baterías de estado sólido de película delgada se fabrican utilizando técnicas de deposición basadas en vacío, como la pulverización catódica con magnetrón de RF y CC. Tradicionalmente, las baterías más grandes dependen de procesos de deposición más convencionales, como el recubrimiento en suspensión y el calandrado. Por lo tanto, actualmente se requieren equipos más complejos para la fabricación de baterías de estado sólido y el costo de fabricar estas celdas es muy alto. Por ejemplo, utilizar tecnologías contemporáneas para pasar de microbaterías de miliamperios por hora a celdas de 1 amperio por hora de un teléfono celular costaría miles de dólares por batería. Ampliar la producción de baterías de estado sólido manteniendo la coherencia y la calidad plantea desafíos importantes. Los procesos de fabricación deben perfeccionarse y automatizarse para reducir costos y mejorar la eficiencia.

Análisis de segmentación del mercado de baterías de estado sólido

Análisis por tipo

La batería de una sola capa domina el mercado debido a su estructura más simple y compacta

El mercado está segmentado según el tipo en monocapa y multicapa. El segmento de baterías de una sola capa posee actualmente la mayor cuota de mercado. Estas baterías suelen presentar una estructura más simple con todos los componentes en una unidad compacta, lo que ofrece ventajas en escalabilidad de fabricación y rentabilidad.

Por otro lado, las baterías de estado sólido multicapa utilizan estructuras apiladas o laminadas, lo que permite una mayor flexibilidad para optimizar la potencia y la capacidad y, al mismo tiempo, se adaptan a diversas aplicaciones, desde electrónica de consumo a los vehículos eléctricos.

Por análisis de aplicaciones

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La electrónica de consumo ocupa una importante cuota de mercado debido a una mejor entrega y viabilidad de energía

Según la aplicación, el mercado se segmenta en electrónica de consumo, vehículos eléctricos, dispositivos médicos y otros. El segmento de la electrónica de consumo, seguido de los vehículos eléctricos, tiene una cuota importante del mercado. En la electrónica de consumo, la demanda de fuentes de energía compactas y duraderas con perfiles de seguridad mejorados impulsa la adopción de baterías de estado sólido, que ofrecen la posibilidad de dispositivos más delgados y tiempos de uso más prolongados sin comprometer la seguridad.

Los vehículos eléctricos constituyen el segundo segmento más grande en aplicaciones debido a la necesidad de baterías de alta densidad de energía que puedan soportar un uso riguroso y ciclos de carga rápidos, mejorando así la autonomía y el rendimiento al tiempo que reducen los requisitos de peso y espacio. Estos factores impulsores subrayan que los vehículos eléctricos son una de las aplicaciones líderes en baterías de estado sólido, dado su potencial para abordar las preocupaciones de los vehículos eléctricos de largo alcance y mejorar la eficiencia y sostenibilidad general de los vehículos en el mercado de movilidad eléctrica en rápido crecimiento.

Además, dispositivos médicos Benefíciese del rendimiento estable y del riesgo reducido de fugas en el caso de baterías de estado sólido, lo cual es fundamental para aplicaciones donde la confiabilidad y la seguridad son de mayor importancia.

PERSPECTIVAS REGIONALES

Asia Pacífico está a la cabeza debido a la mayor demanda de baterías más seguras y eficientes 

El mercado ha sido estudiado geográficamente en cinco regiones centrales: América del Norte, Europa, Asia Pacífico y el resto del mundo.

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Asia Pacífico es la región líder en el mercado global, seguida de América del Norte. En la región, especialmente en Japón y Corea del Sur, las baterías de estado sólido se utilizan ampliamente en productos electrónicos de consumo, incluidos teléfonos inteligentes y dispositivos portátiles. La demanda de baterías más seguras y eficientes en este mercado tecnológicamente avanzado es un factor clave.

En América del Norte, particularmente en EE. UU., la principal aplicación de las baterías de estado sólido son los vehículos eléctricos (EV). Dado que empresas como Tesla impulsan la innovación en la tecnología de baterías, existe un fuerte énfasis en mejorar la autonomía, la seguridad y el rendimiento de los vehículos eléctricos, alineándose con los objetivos nacionales de reducir las emisiones de carbono y promover el transporte sostenible.

En Europa, existe un marco regulatorio sólido para reducir las emisiones de gases de efecto invernadero, y las baterías de estado sólido se utilizan de manera destacada en los vehículos eléctricos y en los sistemas de almacenamiento de energía renovable. El enfoque en la sostenibilidad ambiental y la independencia energética impulsa la adopción de baterías de estado sólido para respaldar iniciativas de energía limpia.

En el resto del mundo, que incluye América Latina y África, las baterías de estado sólido encuentran aplicaciones en dispositivos médicos y soluciones de energía renovable fuera de la red, donde la confiabilidad y la longevidad son fundamentales. En general, si bien los vehículos eléctricos dominan en América y Europa debido a los avances ambientales y tecnológicos, la electrónica de consumo desempeña un papel fundamental en Asia Pacífico y las aplicaciones diversificadas satisfacen necesidades regionales específicas en el resto del mundo.

JUGADORES CLAVE DE LA INDUSTRIA

Actores clave impulsan la innovación y las asociaciones estratégicas para desarrollar baterías para vehículos eléctricos

El panorama competitivo del mercado mundial de baterías de estado sólido está formado por actores emergentes y de gran escala que desarrollan baterías de estado sólido en toda la cadena de valor del mercado global. Las empresas se están centrando en aumentar la investigación y el desarrollo de innovaciones en baterías de estado sólido para cumplir con los requisitos futuros y comercializarlas lo antes posible. Actores clave como Toyota pretenden lanzar vehículos eléctricos con baterías de estado sólido a partir de 2030. Además, Volkswagen anunció que colaboraría estratégicamente con QuantumScape, una empresa en la que invierten mucho, para desarrollar baterías de estado sólido específicamente para vehículos eléctricos.

Lista de las principales empresas de baterías de estado sólido:

• QuantumScape Battery, Inc. (EE. UU.)


• Energía sólida Inc. . (A NOSOTROS.)


• Ilika (Reino Unido)


• Soluciones azules (Francia)


• Ampcera (Estados Unidos)


• ProLogium Technology CO., Ltd. (Taiwán)


• BrightVolt, Inc. (EE. UU.)


• Corporación Hitachi Zosen (Japón)

DESARROLLOS CLAVE DE LA INDUSTRIA:

• Junio ​​de 2024: Blue Solutions colaboró ​​con el CNRS, el Collège de France y la Universidad de la Sorbona para desarrollar la próxima generación de baterías de estado sólido en un contrato de dos años. Este acuerdo ilustra el compromiso compartido con la innovación y la búsqueda de soluciones energéticas avanzadas esenciales para la transición. Su objetivo es centrarse principalmente en electrolitos híbridos para mejorar el alcance y mejorar la seguridad de las baterías de estado sólido.


• Mayo de 2024: Blue Solutions anunció que desarrollará y producirá baterías de próxima generación para vehículos eléctricos en Bretaña y la región del Gran Este, concretamente en Alsacia. Está previsto que la producción a gran escala comience en 2030. Esta iniciativa tiene como objetivo crear casi 1.500 puestos de trabajo para 2032, lo que está respaldado por una inversión de más de 2.380 millones de dólares.


• Marzo de 2024: QuantumScape Corporation anunció que había iniciado los envíos a clientes de celdas de batería prototipo Alpha-2, lo cual es importante para la entrega de QSE-5, el primer producto comercial planificado de QuantumScape. El prototipo Alpha-2 de seis capas tiene más densidad de energía que el prototipo A0 anterior de 24 capas. Esto se debe principalmente a cátodos de mayor carga y a un empaque más eficiente que optimiza los materiales y el espacio dentro de la celda. Estas mejoras en la energía y las densidades de potencia de los prototipos Alpha-2 indican que QSE-5 puede superar los límites del rendimiento de las baterías de estado sólido.


• Septiembre de 2023: Blue Solutions firmó un Memorando de Entendimiento (MOU) con Foxconn, el mayor proveedor de servicios de fabricación de productos electrónicos del mundo, y su filial, SolidEdge Solution Inc., para desarrollar conjuntamente un ecosistema de baterías de estado sólido. La asociación acordó combinar su experiencia y tecnologías para diseñar y producir baterías de celdas de estado sólido para vehículos de dos ruedas. Específicamente, utilizarán la innovadora tecnología Gen4 de Blue Solutions y los materiales de SolidEdge Solution para equipar vehículos de dos ruedas para atender a los mercados objetivo.


• Agosto de 2022: Hitachi Zosen Corporation y la Agencia Nacional de Investigación y Desarrollo de la Agencia de Exploración Aeroespacial de Japón llevaron a cabo un experimento de demostración para la operación de carga y descarga de baterías de iones de litio de estado sólido instaladas en el módulo japonés Kibo en la Estación Espacial Internacional (ISS). ). Junto con la demostración, confirmaron su actuación en el entorno espacial, marcando así el primer éxito mundial de este tipo.

COBERTURA DEL INFORME

El informe proporciona un análisis detallado del mercado y se centra en aspectos cruciales como los principales actores clave, los tipos de productos/servicios y las principales aplicaciones del producto. Además, el informe ofrece información sobre las tendencias del mercado y destaca desarrollos vitales de la industria. Además de los factores anteriores, el informe abarca varios factores que contribuyeron al crecimiento del mercado en los últimos años.

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