Taille du marché de la batterie à semi-conducteurs, analyse de la part et de l'industrie, par type (couche unique et multi-couches), par application (électronique grand public, véhicules électriques, dispositifs médicaux et autres) et prévisions régionales, 2024-2032

La taille du marché mondial des batteries à semi-conducteurs était évaluée à 85,13 millions de dollars en 2023 et devrait passer de 98,96 millions de dollars en 2024 à 1 359,18 millions de dollars d’ici 2032, avec un TCAC de 38,75 % au cours de la période de prévision. L'Asie-Pacifique a dominé le secteur des batteries à semi-conducteurs avec une part de marché de 43,79 % en 2023.

Une batterie à semi-conducteurs est l'une des technologies les plus récentes qui utilise un électrolyte solide au lieu d'électrolytes liquides fabriqués à partir de matériaux tels que la céramique, le verre ou les polymères. La conception à l'état solide vise à surmonter les problèmes de sécurité, tels que le risque d'incendie ou d'explosions dans les batteries au lithium-ion, et à améliorer la densité et les performances d'énergie. Ces batteries sont considérées comme la prochaine génération de solutions de stockage d'énergie en raison de leur potentiel de densité d'énergie plus élevée, de durée de vie plus longue et de sécurité améliorée par rapport aux batteries au lithium-ion traditionnelles. Cela a suscité un intérêt important des industries allant de l'électronique grand public à Véhicules électriques (VE) et le stockage des énergies renouvelables. Même si des progrès ont été réalisés, la commercialisation généralisée en est encore à ses débuts. La plupart des batteries à semi-conducteurs sont actuellement en phase de prototype ou de production pilote.

L'effet pandémique Covid-19 sur le marché mondial des batteries à semi-conducteurs était minime car l'impact était lié à un retard d'investissement dans les projets de R&D de cette technologie. De plus, la pénurie de travailleurs qualifiés a perturbé la chaîne d'approvisionnement et les opérations de fabrication en raison du verrouillage mondial, entraînant des retards dans de nombreux projets. En outre, l'adoption croissante du secteur industriel autonome et des véhicules électriques devrait avoir un impact positif sur le marché mondial de la batterie à l'état solide.

Tendances du marché des batteries à semi-conducteurs

Augmentation des investissements des principaux acteurs du marché ainsi que le soutien du gouvernement pour la R&D 

Le marché est témoin d'une augmentation des investissements des entreprises et des startups établies. Les principaux acteurs qui investissent dans la R&D des batteries à semi-conducteurs comprennent les constructeurs automobiles, batterie fabricants et entreprises technologiques. Toyota, BMW et Quantumscape investissent activement dans la recherche et le développement.

En mars 2024, le gouvernement chinois a annoncé qu'il investirait plus de 830 millions de dollars dans une initiative gouvernementale visant à faire progresser la technologie des batteries à semi-conducteurs (SSB), avec six entreprises cotées pour recevoir un financement de l'État. Certaines grandes entreprises sont éligibles à ce financement et à ce soutien gouvernemental, notamment CATL, le plus grand fabricant mondial de batteries, et les grands constructeurs automobiles BYD et Geely. Aux côtés de CATL, BYD, en concurrence avec Tesla en tant que plus grand vendeur de véhicules électriques au monde, fabricant de batteries et constructeurs automobiles FAW, SAIC et Geely, ont été sélectionnés pour cette initiative.

La plupart des entreprises du monde entier prévoyaient de produire des batteries à semi-conducteurs au Japon (2025-2030), en Europe (2025-2026), en Chine continentale et à Taïwan (2023). Le marché décollera probablement après 2025. Certains des principaux acteurs ont annoncé leur lancement de SSB avec de grands investissements, tels que les plans de Toyota pour dépenser 13,5 milliards USD pour développer la technologie de batterie de véhicules électriques d'ici 2030. Volkswagen a investi dans une entreprise de batterie américaine nommée Quantumscape , qui a annoncé son intention d'introduire son premier SSB d'ici la fin de 2024. Le Samsung Advanced Institute of Technology a développé un SSB qui peut être facturé / déchargé plus de 1000 fois avec 800 km de kilométrage en une seule charge. Hyundai prévoit d'investir 100 millions USD dans des systèmes Solidenergy, qui utilise un processus développé au Massachusetts Institute of Technology.

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Facteurs de croissance du marché de la batterie à semi-conducteurs

Demande croissante de batteries plus sûres et plus performantes pour alimenter la croissance du marché

La demande croissante de batteries plus sûres et plus performantes est un moteur important pour étendre le marché des batteries à semi-conducteurs. Traditionnel batteries lithium-ion , bien que largement utilisés, ont des limites en termes de sécurité, telles que le risque d'incendie et d'explosion, et des problèmes de performance, tels que la densité d'énergie et la vitesse de charge. Les batteries à semi-conducteurs utilisent des électrolytes solides au lieu de liquides, ce qui réduit le risque de fuite, de surchauffe et de risques d'incendie associés aux électrolytes liquides inflammables utilisés dans les batteries conventionnelles.

Elles ont des densités énergétiques plus élevées car elles sont conçues pour stocker plus d’énergie dans le même volume ou poids par rapport aux batteries traditionnelles. Ceci est crucial pour les applications nécessitant une énergie durable dans un espace plus petit, comme les véhicules électriques. L’industrie automobile, notamment les voitures électriques, constitue un moteur de croissance majeur sur le marché. Alors que les constructeurs automobiles s’efforcent d’augmenter l’autonomie et de réduire les temps de recharge des véhicules électriques, les batteries à semi-conducteurs constituent une solution prometteuse. De plus, les gouvernements du monde entier encouragent l’adoption des véhicules électriques par le biais d’incitations et de réglementations, alimentant ainsi la demande de technologies de batteries avancées, telles que les batteries à semi-conducteurs. D'autres secteurs, tels que l'électronique grand public et le stockage des énergies renouvelables, explorent également le potentiel des batteries à semi-conducteurs pour répondre plus efficacement à leurs besoins de stockage d'énergie.

Diversification des applications des batteries à semi-conducteurs dans différents secteurs pour propulser l'expansion du marché

Initialement, les applications de batterie à semi-conducteurs étaient principalement axées sur l'électronique grand public et la demande croissante de véhicules électriques. Des batteries à semi-conducteurs ont été explorées pour diverses applications, notamment les dispositifs médicaux, l'aérospatiale et le stockage d'énergie du réseau. La capacité de fonctionner à des températures extrêmes et d'offrir des densités d'énergie plus élevées les rend polyvalentes dans différents secteurs. Dans le domaine médical, les batteries à semi-conducteurs fournissent une source d'alimentation fiable pour les dispositifs médicaux critiques tels que les stimulateurs cardiaques et les défibrillateurs. Leur taille compacte permet une intégration plus facile dans des dispositifs médicaux plus petits et implantables. Les batteries à semi-conducteurs peuvent être plus petites et plus minces, ce qui les rend idéales pour les smartphones, les cartes à puce, les appareils portables, les capteurs sans fil et autres électroniques portables. Ils ont une durée de vie plus longue et se dégradent plus lent que les batteries conventionnelles, améliorant la durabilité des appareils.

De plus, comme ces batteries peuvent stocker de grandes quantités d'énergie et peuvent être déployées pour le stockage d'énergie à l'échelle du réseau, l'amélioration de la stabilité et de l'efficacité de énergie renouvelable sources, ils peuvent jouer un rôle vital dans les systèmes de production et de transport d’électricité dans différents secteurs. La diversification entre ces secteurs augmente non seulement la demande globale, mais favorise également l’innovation et les progrès technologiques sur le marché. À mesure que ces batteries deviennent plus rentables et évolutives, leur adoption devrait croître rapidement, entraînant une demande accrue dans diverses industries.

FACTEURS DE RETENUE

La complexité de fabrication et les coûts élevés sont les principaux défis avant la commercialisation 

À l'échelle mondiale, il y a des projets de recherche et de développement croissants et des investissements pour les batteries tout solides pour obtenir une meilleure sécurité, une plus grande puissance et une densité d'énergie, et un stockage d'énergie de température de fonctionnement plus large que les batteries au lithium-ion conventionnelles. Cependant, plusieurs défis liés à la solidification des batteries restent à relever avant que la technologie ne soit prête pour une commercialisation généralisée. La production de batteries à semi-conducteurs à grande échelle et à un coût compétitif est difficile en raison de la complexité des processus de fabrication et des matériaux impliqués.

Les principales préoccupations concernent les coûts de fabrication, le développement de cathodes de plus grande capacité et de plus haute tension, de meilleures anodes et l'intégration de films plus épais dans une géométrie solide. Actuellement, les batteries à semi-conducteurs à couches minces sont fabriquées à l’aide de techniques de dépôt sous vide, telles que la pulvérisation magnétron RF et DC. Traditionnellement, les batteries plus grandes reposent sur des processus de dépôt plus conventionnels, tels que le revêtement en suspension et le calandrage. Par conséquent, des équipements plus complexes sont actuellement nécessaires pour la fabrication de batteries à semi-conducteurs, et le coût de fabrication de ces cellules est très élevé. Par exemple, l’utilisation des technologies contemporaines pour passer de micro-batteries milliampères-heure à des cellules de 1 ampère-heure d’un téléphone portable coûterait des milliers de dollars par batterie. Augmenter la production de batteries à semi-conducteurs tout en maintenant la cohérence et la qualité pose des défis importants. Les processus de fabrication doivent être affinés et automatisés pour réduire les coûts et améliorer l’efficacité.

Analyse de segmentation du marché de la batterie à semi-conducteurs

Par analyse de type

La batterie à une seule couche domine le marché en raison de sa structure plus simple et compacte

Le marché est segmenté en fonction du type en monocouche et multicouche. Le segment de batterie à couche unique contient actuellement la part principale du marché. Ces batteries comportent généralement une structure plus simple avec tous les composants dans une unité compacte, offrant des avantages dans l'évolutivité de la fabrication et la rentabilité.

D'un autre côté, les batteries à l'état solide multicouches utilisent des structures empilées ou laminées, permettant une plus grande flexibilité dans l'optimisation de la puissance et de la capacité de sortie tout en s'adaptant aux diverses applications à partir de électronique grand public aux véhicules électriques.

Par analyse d'application

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L'électronique grand public détient une part du marché majeure en raison d'une meilleure livraison de puissance et de la faisabilité

Sur la base de l'application, le marché est segmenté en électronique grand public, en véhicules électriques, en dispositifs médicaux et autres. Le segment de l'électronique grand public, suivi des véhicules électriques, détient une part importante du marché. Dans l'électronique grand public, la demande de sources d'alimentation compactes et durables avec des profils de sécurité améliorés entraîne l'adoption de batteries à l'état solide, offrant le potentiel de dispositifs plus minces et des temps d'utilisation plus longs sans compromettre la sécurité.

Les véhicules électriques constituent le deuxième plus grand segment en application en raison de la nécessité de batteries à haute densité à haute énergie qui peuvent résister à une utilisation rigoureuse et à des cycles de charge rapide, améliorant ainsi le practice et les performances tout en réduisant les exigences de poids et d'espace. Ces facteurs moteurs soulignent les VE comme l'une des principales applications des batteries à semi-conducteurs, étant donné leur potentiel pour répondre aux préoccupations des véhicules électriques à longue portée et améliorer l'efficacité globale des véhicules et la durabilité sur le marché de la mobilité électrique en croissance rapide.

De plus, dispositifs médicaux Bénéficiez des performances stables et du risque réduit de fuite dans le cas des batteries à semi-conducteurs, ce qui est essentiel pour les applications où la fiabilité et la sécurité sont d'une plus grande importance.

APERÇU RÉGIONAL

L'Asie-Pacifique mène en raison de la demande accrue de batteries plus sûres et plus efficaces 

Le marché a été étudié géographiquement dans cinq régions centrales : Amérique du Nord, Europe, Asie-Pacifique et reste du monde.

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L'Asie-Pacifique est la principale région du marché mondial, suivie de l'Amérique du Nord. Dans la région, en particulier au Japon et en Corée du Sud, les batteries à semi-conducteurs sont largement appliquées dans l'électronique grand public, y compris téléphones intelligents et les appareils portables. La demande de batteries plus sûres et plus efficaces sur ce marché technologiquement avancé est un facteur clé.

En Amérique du Nord, en particulier aux États-Unis, la principale application pour les batteries à semi-conducteurs est dans les véhicules électriques (EV). Avec des entreprises telles que Tesla stimulant l'innovation dans la technologie des batteries, l'accent est mis sur l'amélioration de la gamme, de la sécurité et des performances dans les véhicules électriques, s'alignant sur les objectifs nationaux de la réduction des émissions de carbone et de la promotion du transport durable.

En Europe, il existe un cadre réglementaire solide pour réduire les émissions de gaz à effet de serre, et les batteries à semi-conducteurs sont largement utilisées dans les véhicules électriques et les systèmes de stockage d'énergie renouvelable. L’accent mis sur la durabilité environnementale et l’indépendance énergétique conduit à l’adoption de batteries à semi-conducteurs pour soutenir les initiatives en matière d’énergie propre.

Dans le reste du monde, qui comprend l'Amérique latine et l'Afrique, les batteries à semi-conducteurs trouvent des applications dans des solutions d'énergie renouvelable hors réseau et des dispositifs médicaux, où la fiabilité et la longévité sont essentielles. Dans l'ensemble, alors que les véhicules électriques dominent en Amérique et en Europe en raison des progrès environnementaux et technologiques, l'électronique grand public joue un rôle pivot en Asie-Pacifique, et des applications diversifiées répondent à des besoins régionaux spécifiques dans le reste du monde.

Jouants clés de l'industrie

Des acteurs clés stimulent l’innovation et les partenariats stratégiques pour développer des batteries pour véhicules électriques

Le paysage concurrentiel du marché mondial des batteries à semi-conducteurs se compose de joueurs à grande échelle et émergents développant des batteries à semi-conducteurs à travers la chaîne mondiale de valeur marchande. Les entreprises se concentrent sur l'augmentation de la R&D pour les innovations dans les batteries à semi-conducteurs pour répondre aux exigences futures et pour commercialiser dès que possible. Des acteurs clés comme Toyota visent à lancer des véhicules électriques avec des batteries à semi-conducteurs dès 2030. De plus, Volkswagen a annoncé qu'elle collaborerait stratégiquement avec QuantumScape, une entreprise dans laquelle ils investissent fortement, pour développer des batteries à semi-conducteurs spécifiquement pour les véhicules électriques.

Liste des principales entreprises de batteries à semi-conducteurs :

• QuantumScape Battery, Inc. (États-Unis)


• Solid Power Inc . (NOUS.)


• Ilika (ROYAUME-UNI.)


• Solutions bleues (France)


• Ampcera (États-Unis)


• Prologium Technology CO., Ltd. (Taiwan)


• Brightvolt, Inc. (États-Unis)


• Hitachi Zosen Corporation (Japon)

DÉVELOPPEMENTS CLÉS DE L’INDUSTRIE :

• Juin 2024: Blue Solutions a collaboré avec le CNRS, la Collège de France et l'Université Sorbonne pour développer la prochaine génération de batteries à semi-conducteurs dans un contrat de deux ans. Cet accord illustre l'engagement commun à l'innovation et la poursuite de solutions énergétiques avancées essentielles à la transition. Il vise à se concentrer principalement sur les électrolytes hybrides pour améliorer la plage et améliorer la sécurité des batteries à semi-conducteurs.


• Mai 2024: Blue Solutions a annoncé qu'elle développerait et produirait des batteries de nouvelle génération pour véhicules électriques en Bretagne et dans la région Grand Est, plus précisément en Alsace. La production à grande échelle devrait démarrer d'ici 2030. Cette initiative vise à créer près de 1 500 emplois d'ici 2032, soutenue par un investissement de plus de 2,38 milliards de dollars.


• Mars 2024: QuantumScape Corporation a annoncé qu'elle avait commencé les expéditions de clients de cellules de batterie prototype Alpha-2, ce qui est significatif dans la livraison de QSE-5, le premier produit commercial planifié de Quantumscape. Le prototype Alpha-2 à six couches est plus dynamique d'énergie que le prototype A0 de 24 couches précédent. Cela est principalement dû à des cathodes à chargement plus élevé et à un emballage plus efficace qui optimise les matériaux et l'espace dans la cellule. Ces améliorations des densités d'énergie et d'énergie des prototypes Alpha-2 indiquent que QSE-5 peut repousser les limites des performances de la batterie à semi-conducteurs.


• Septembre 2023 : Blue Solutions a signé un mémorandum de compréhension (MOU) avec Foxconn, le plus grand fournisseur de services de fabrication d'électronique au monde, et sa filiale, Solidedge Solution Inc., pour développer conjointement un écosystème de batterie à l'état solide. Le partenariat a accepté de combiner leur expertise et leurs technologies pour concevoir et produire des batteries à l'état solide pour les véhicules à deux roues. Plus précisément, ils utiliseront la technologie Gen4 innovante de Blue Solutions et Solidedge Solution pour équiper des véhicules à deux roues pour servir les marchés cibles.


• Août 2022 : Hitachi Zosen Corporation and National Research and Development Agency Japan Aerospace Exploration Agency Agency a effectué une expérience de démonstration pour le fonctionnement de charge et de décharge de batteries au lithium-ion qui sont installées dans le module japonais-Kibo sur la Station spatiale internationale (ISS ). Parallèlement à la démonstration, ils ont confirmé leur performance dans l'environnement spatial, marquant ainsi le premier succès du monde au monde.

COUVERTURE DU RAPPORT

Le rapport fournit une analyse détaillée du marché et se concentre sur des aspects cruciaux tels que les principaux acteurs clés, les types de produits / services et les principales applications du produit. En outre, le rapport offre un aperçu des tendances du marché et met en évidence les développements vitaux de l'industrie. En plus des facteurs ci-dessus, le rapport englobe plusieurs facteurs qui ont contribué à la croissance du marché ces dernières années.

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