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市場動向 

トレンド: 固体電解質材料の進歩により電池の性能と安全性が向上

固体電解質市場では材料が急速に進歩しており、電池の性能と安全性が大幅に向上しています。近年、リチウム ガーネットおよび硫化物ベースの電解質の開発は、重要な前進を示しています。これらの材料は、効率的なエネルギー貯蔵ソリューションに不可欠な高いイオン伝導性と安定性を示します。世界中の研究機関は、昨年だけで新しい固体材料に関連する 50 件を超える新しい特許を報告しました。さらに、固体電解質のイノベーションに焦点を当てた 200 を超える学術論文が発表されており、この分野での熱心な研究活動が裏付けられています。トヨタやクアンタムスケープなどの企業は、材料の進歩を通じて全固体電池の性能と安全性を向上させるための研究開発活動に合わせて20億ドルを投資している。

安全性を損なうリチウムイオン電池の一般的な問題であるデンドライトの形成の低減です固体電解質は、イオン輸送のためのより安定した媒体を提供することにより、有望な解決策を提供します。 2023 年には、30 を超える実験室で、先進的な固体電解質配合物を使用したデンドライト抑制の実証に成功しました。優れた電気化学的安定性を示す 10 種類の新しい固体電解質が導入され、安全性プロファイルがさらに強化されました。さらに、大手自動車メーカー 5 社が、これらの新しい電解質を次世代の電気自動車 (EV)バッテリーに組み込むための材料開発者との提携を発表しました。

バッテリーの安全性と性能の向上への取り組みは、規制当局と消費者の需要によっても推進されています。より安全なバッテリー技術を世界中で推進する 15 以上の政府の取り組みにより、固体電解質が重視されていることは明らかです。 2030 年までに約 1 億台の EV が道路を走行すると予測されており、先進的なバッテリーの必要性が高まっています。世界の全固体電池市場は、これらの進歩により2027年までに30億ドルに達すると予想されています。新しい材料が次々と登場するにつれ、エネルギー貯蔵技術の展望を再定義することが期待されています。

原動力: 電気自動車の走行距離を延長するためのエネルギー密度の高いソリューションに対するニーズの高まり

エネルギー密度の高いバッテリー ソリューションに対する需要は、電気自動車 (EV) の航続距離の延長を目的とした固体電解質市場のイノベーションの主な推進力です。 2024 年の時点で、EV は世界の自動車保有台数の 1,500 万台を占め、2030 年までに 2 億台を超えると予想されています。バッテリー技術の進歩のおかげで、EV の平均航続距離は過去 5 年間で 50 キロメートル増加しました。しかし、消費者調査によると、潜在的な EV 購入者の 70% が依然として航続距離の制限について懸念していることが示されており、さらなる改善の必要性が強調されています。

固体電解質はエネルギー密度を高める上で重要な役割を果たし、電池が単位重量あたりより多くのエネルギーを蓄えることができます。最近の画期的な進歩により、エネルギー密度が 500 Wh/kg を超える電池が誕生しました。これは、従来のリチウムイオン電池で観察された従来の 250 Wh/kg から大きく飛躍しています。過去 1 年間で 25 を超える新しい固体電池のプロトタイプが開発され、それぞれがより長い航続距離とより速い充電時間を約束しました。注目すべきは、これらのプロトタイプのうち 12 個が EV での実世界でのテストを成功裡に完了し、固体電解質市場における効率と性能の向上を実証していることです。

エネルギー密度の高いソリューションの推進は、政策の取り組みや環境目標によっても推進されています。 20カ国以上が2040年までに内燃エンジンを段階的に廃止する計画を発表しており、メーカーに対する高性能EVの供給へのプレッシャーが高まっている。充電ステーションを含むEVインフラへの世界的な投資は200億ドルを超えており、普及への取り組みが浮き彫りになっています。その結果、自動車会社は全固体電池技術に多額の投資を行っており、トップメーカーはこの分野の研究開発に50億ドル以上を割り当てています。エネルギー密度の高いソリューションの追求は、航続距離の延長と持続可能な輸送の未来への移行を加速する上で中心となります。

課題: 高い生産コストが全固体電池の大規模導入を妨げている

全固体電池の大規模導入を妨げる最も重大な課題の 1 つは、固体電解質市場における生産コストの高さです。 2024 年の時点でも、全固体電池の製造コストは従来のリチウムイオン電池よりも kWh あたり約 100 ドル高いままです。この矛盾は、広範な商業化にとって大きな障壁となっています。現在のバッテリー市場のわずか約 5% がソリッドステート技術で構成されており、メーカーが直面しているコストの課題を反映しています。それにもかかわらず、2030 年までに 80 億ドルの市場潜在力が見込まれることを考えると、これらの障害を克服しようとする強いインセンティブがあります。

全固体電池の製造には複雑なプロセスと材料が必要であり、高コストの原因となります。たとえば、固体電解質の製造には精密な条件と高純度の材料が必要であり、費用の増加につながります。世界中で 30 を超える製造施設が生産規模の拡大を試みていますが、大幅な生産レベルに達しているのは 10 施設のみです。特殊な機器とクリーンルーム環境の必要性により、生産コストはさらに増加し​​ます。これに応えて、企業はコスト効率の高い製造技術を開発するための研究に年間 20 億ドル以上を投資しています。

固体電解質市場では生産コストを削減する取り組みが継続しており、いくつかの有望なアプローチが研究中です。自動車会社と電池メーカーとの共同事業により、コスト削減を目的とした 15 を超えるパイロット プロジェクトが実現しました。さらに、自動化と材料合成技術の進歩により、今後 5 年間でコストが 20% 削減されると予想されます。これらの取り組みを支援するために、総額 10 億ドルの政府補助金と補助金が割り当てられています。しかし、競争力のある価格設定を達成することは依然として困難な課題であり、継続的なイノベーションと投資が必要です。業界がこれらのハードルを克服しようとしている中、全固体電池がエネルギー貯蔵に革命をもたらす可能性が目前に迫っています。

セグメント分析 

タイプ別 

固体高分子電解質は、63% 以上の市場シェアを獲得し、固体電解質市場の中で最も有力なタイプとして浮上しています。この優位性は主に、現代のエネルギー貯蔵ソリューションの進化する需要に応える特性の独自の組み合わせによって推進されています。大きな利点の 1 つは、室温での高いイオン伝導性であり、そのためフレキシブルでウェアラブルなエレクトロニクスの用途に適しています。電気自動車分野での需要の増加により、2023 年には固体ポリマー電解質の世界生産量が 4,500 トンに達し、これらのポリマーは安全性とエネルギー密度を高めるためにリチウムイオン電池に利用されます。固体ポリマー電解質の柔軟性により、家庭用電化製品における重要な要件である革新的なフォームファクターを備えた電池の開発が可能になります。さらに、漏れや熱暴走のリスクを軽減する固体ポリマー本来の安全性により、2023 年だけで製造される 100 万台以上の電気自動車に固体ポリマーが採用されることになりました。特に、固体電解質市場では、過去 5 年間で固体高分子電解質の製造コストが 15% 低下し、大量生産が容易になりました。

対照的に、セラミック電解質は、高いイオン伝導率と熱安定性を備えていますが、その脆さと複雑な製造プロセスによって妨げられることがよくあります。このため、機械的な柔軟性と既存の製造ラインへの容易な統合を必要とする用途には固体ポリマーを好むという消費者の認識が生まれました。 2023 年には、バッテリー メーカーの 60% が、取り扱いの容易さを重要な要素として挙げ、セラミックスよりも固体高分子電解質を好んでいると報告されました。さらに、再生可能エネルギー貯蔵システムへの固体ポリマーベースの電池の設置は、過去 1 年間で 200 メガワット増加しました。固体ポリマーは軽量であるため、ポータブル電源ソリューションに最適であり、これは 2023 年に発売される 30 万台を超えるポータブル電子機器での使用に反映されています。固体ポリマー技術は進歩し続けており、今年の研究投資は 12 億ドルに達します。固体電解質市場は、より安全で、より効率的で、多用途のエネルギー貯蔵ソリューションを求める消費者の需要によって成長すると予想されています。

用途別 

アプリケーションに基づいて、電気自動車バッテリー部門は、市場収益の 58% 以上を生み出し、固体電解質市場を支配しています。固体電解質は、その優れたエネルギー密度と安全機能により、電気自動車 (EV) において薄膜電池よりも好まれることが増えています。固体電解質を使用する全固体電池は、従来のリチウムイオン電池に比べてエネルギー密度が高いため、長距離性能が必要なEVに最適です。さらに、固体電解質は液体電解質に伴う漏れや引火のリスクを排除し、EV バッテリーの安全性を高めます。全固体電池はその利点にもかかわらず、コストが高いことが歴史的に広く普及の障壁となってきました。しかし、2028年までに全固体電池を生産するというトヨタの出光興産との提携など、最近の進歩は、これらのコスト課題を克服する方向への移行を示している。 2023 年の時点で、世界中で 50 社を超える企業が全固体電池技術の研究開発に積極的に取り組んでおり、業界が強力に注力していることを示しています。

2023 年の時点で、EV は政府の規制と技術の進歩により、固体電解質市場における自動車総販売のかなりの部分を占めると予想されています。中国だけでも、2023 年には 700 万台以上の EV が販売され、さらなる成長が見込まれています。この成長は特にアジア太平洋地域で顕著であり、中国やインドなどの国が固体電解質の需要をリードしています。インド政府は2030年までに全車両の30％を電気自動車にする計画を発表し、需要がさらに押し上げられている。 Factorial Energy などの企業は、新しい製造施設を開設し、メルセデス・ベンツなどの自動車パートナーに数千個の固体電池セルを出荷することで、この需要に応えています。 Factorial Energy は、過去 2 年間に生産設備に 2 億ドル以上を投資してきました。 EVへの移行は、希少金属の使用量を削減し、リサイクルの取り組みを強化する必要性によっても支えられており、全固体電池技術の需要がさらに高まっています。

こうした技術の進歩により、2023 年の時点で全固体電池の平均コストは 3 年前と比較して 30% 減少しました。自動車業界が引き続きバッテリー技術を優先する中、全固体バッテリーは交通機関の電化において中心的な役割を果たす態勢が整いており、その用途は自動車だけでなく電車、飛行機、トラックにまで広がる可能性があります。研究者らは、充電サイクルが 10,000 回を超え、寿命が大幅に向上する全固体電池を実証しました。 

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地域分析 

北米は固体電解質市場の主要な生産者および消費者としての地位を占めており、その堅牢な技術インフラと研究開発への多額の投資によって収益シェアが 37% に達しています。 2023 年、米国には電池イノベーションに重点を置いた 50 以上の活発な研究開発施設があり、固体電解質技術の進歩に大きく貢献しました。この地域の固体電解質市場は大手自動車メーカーの存在によって支えられており、テスラは最先端の電池技術の恩恵を受ける年間100万台以上の電気自動車を生産している。テスラに加えて、フォードやゼネラルモーターズなどの企業はEVのバッテリー研究に数十億ドルを投資している。北米には、エネルギー貯蔵に関する研究を行っている 100 を超える学術機関もあり、業界における地位をさらに固めています。固体電解質の需要は、成長する家電市場によって促進されており、この地域では年間2億台以上のスマートフォンが販売されており、高性能バッテリーが必要とされています。 300 を超える太陽光発電所や風力発電所を含む再生可能エネルギー部門も、効率的なエネルギー貯蔵ソリューションに依存しています。さらに、北米ではクリーン エネルギーを推進する 20 以上の政府資金による取り組みが確立され、全固体電池の採用が促進されています。携帯型医療機器などの医療機器用途は拡大しており、年間50万個以上が販売されており、固体電解質の多用途性が実証されています。バッテリー技術の進歩と研究活動の増加により、市場は成長軌道を続け、2025年までに30以上の新しい生産施設が設立されると予測されています。

欧州は、持続可能性と厳しい環境規制を重視しているため、固体電解質市場の需要を促進する有利な立場にあります。 2023 年、ドイツは大陸をリードして 15 の新しい電池製造施設を設立し、それぞれが年間数十万個の固体電池を生産できる能力を備えました。フランスもこれに続き、バッテリー技術への20億ユーロ以上の投資を発表した。再生可能エネルギーを支援する欧州連合の政策により、1,000 基を超える新しい風力タービンが設置され、その多くは固体電解質ベースの貯蔵ソリューションを利用しています。ヨーロッパの自動車部門では 300 万台の電気自動車が生産されており、固体電解質を含む高度なバッテリー技術が必要とされています。さらに、この地域には、企業、大学、研究機関が関与する、バッテリーのイノベーションに焦点を当てた 50 を超える共同プロジェクトの本拠地があります。 

家庭用電化製品分野では、ヨーロッパの固体電解質市場で毎年 1 億台以上のラップトップとタブレットが販売されており、効率的なエネルギー貯蔵ソリューションの需要が高まっています。 European Battery Alliance は 50 を超える加盟組織で構成され、バッテリー市場における地域の競争力を強化することを目指しています。ヨーロッパは産業用途に重点を置いているため、エネルギー システムに固体電解質を組み込んだ 200 を超える製造工場が拡張されています。戦略的取り組みの結果、電池分野で 10,000 人を超える新たな雇用が創出され、この地域の技術進歩への取り組みが強調されました。

アジア太平洋地域は、主要な電池メーカーの存在と急速な工業化により、世界の固体電解質市場で大きなシェアを占めています。 2023 年、中国は年間 200 GWh を超える電池を生産し、そのかなりの部分に固体電解質が利用され、市場での優位性が強化されました。 CATLやBYDなどのこの地域の主要製造業者は、今後数年間でさらに100GWh生産能力を増強する計画を発表した。日本には 30 以上の活発な研究機関があり、全固体電池技術開発の最前線にあり、地域の発展に大きく貢献しています。韓国の大手エレクトロニクス企業であるサムスンとLGは、年間7,000万個を超える電池ユニットを生産しており、その多くには固体電解質が組み込まれています。アジア太平洋地域は確立されたサプライチェーンの恩恵を受けており、500 社を超えるサプライヤーがバッテリー部品の生産に関わっています。この地域の再生可能エネルギー部門は急速に拡大しており、先進的なエネルギー貯蔵ソリューションを利用した太陽光発電プロジェクトが 1,500 件を超えています。技術の進歩により、この地域では固体電解質に関連する 1,000 件を超える特許が出願されており、その革新力が証明されています。 

さらに、アジア太平洋地域と世界的企業との戦略的パートナーシップにより、電池の生産とイノベーションに重点を置いた 20 以上の合弁事業が生まれ、地域の固体電解質市場を押し上げています。この地域の自動車産業は年間 1,500 万台を超える電気自動車を生産しており、固体電解質を含む効率的なバッテリー技術が必要でした。この市場は電池製造施設への投資増加により急速に成長すると予想されており、2025年までに50以上の新規工場の建設が計画されている。

世界の固体電解質市場のトッププレーヤー

• アンペクラ株式会社
• ブライトボルト
• マテリアルに力を与える
• 株式会社NEI
• 株式会社ソリッドパワー
• サムスンSDI
• STマイクロエレクトロニクス
• TDKグローバル
• 量子空間
• その他の著名な選手

市場セグメンテーションの概要:

タイプ別

• セラミック
  • 酸化物
  • 窒化物
  • リチウム
  • 水素
  • アノード
  • 硫黄
  • その他
• 固体ポリマー

用途別

• 薄膜電池
  • 再生可能エネルギー貯蔵装置
  • スマートカード
  • 無線周波数識別 (RFID) タグ
  • ポータブル電子機器
  • 除細動器
  • ペースメーカー
  • ワイヤレスセンサー
• 電気自動車のバッテリー

地域別

• 北米
  • 米国
  • カナダ
  • メキシコ
• ヨーロッパ
  • 西欧
    • イギリス
    • ドイツ
    • フランス
    • スペイン
    • イタリア
    • 残りの西ヨーロッパ
  • 東欧
    • ポーランド
    • ロシア
    • 東ヨーロッパの残りの地域
• アジア太平洋地域
  • 中国
  • インド
  • 日本
  • オーストラリアとニュージーランド
  • アセアン
  • 残りのアジア太平洋地域
• 中東およびアフリカ (MEA)
  • アラブ首長国連邦
  • サウジアラビア
  • 南アフリカ
  • MEAの残りの部分
• 南アメリカ
  • アルゼンチン
  • ブラジル
  • 南アメリカの残りの地域