Markt für Lithium-Luft-Batterien

Marktübersicht

Der globale Markt für Lithium-Luft-Batterien wird im Prognosezeitraum 2023–2031 voraussichtlich mit einer durchschnittlichen jährlichen Wachstumsrate von etwa 12,1 % wachsen.

Eine Lithium-Luft-Batterie ist eine wiederaufladbare Batterie, die die Reduktion von Sauerstoff an der Kathode und die Oxidation von Lithium an der Anode nutzt, um einen Stromfluss oder eine Metall-Luft-Elektrochemiezelle zu induzieren. Eine Li-Luft-Zelle erzeugt Spannung aus der Verfügbarkeit von Sauerstoffmolekülen (O2) an der positiven Elektrode. O2 reagiert mit den positiv geladenen Lithiumionen zu Lithiumperoxid (Li2O2) und erzeugt elektrische Energie. Lithium-Luft-Batterien bestehen aus drei Hauptkomponenten: einer Li-Anode, einem Elektrolyten und einer Luftkathode.

Lithium-Luft-Batterien haben ein großes Potenzial für effektive Energiespeicheranwendungen, die zur Lösung zukünftiger Energie- und Umweltprobleme beitragen könnten. Die Lithium-Luft-Batterie nutzt unendlich viel Sauerstoff in der Luft, um Energie durch eine halboffene Kathodenstruktur zu speichern oder freizugeben, und weist eine ultrahohe theoretische Energiedichte von mehr als 1.000 Wh/kg auf. Daher gilt sie als Kandidat für die Energiespeicherung der nächsten Generation in vielseitigen Bereichen wie Elektrofahrzeugen, Telekommunikation und Spezialstromversorgung . Es ist erwiesen, dass Lithium-Luft-Batterien bis zu fünfmal mehr Energie speichern können als die Lithium-Ionen-Batterien, die heutige Smartphones, Laptops und Elektrofahrzeuge antreiben.

Marktdynamik

Markttreiber

• Aufkommen von Elektrofahrzeugen und Smart Grid-Technologien

Die Produktion und der Verkauf von Elektrofahrzeugen nehmen weltweit deutlich zu. Laut IEA (International Energy Agency) gaben Verbraucher weltweit im Jahr 2021 schätzungsweise 250 Milliarden USD für den Kauf von Elektrofahrzeugen aus. Die globale Produktionskapazität für Batterien dürfte nach massiven Investitionen börsennotierter Batteriehersteller von unter 200 GWh im Jahr 2019 auf über 1200 GWh im Jahr 2024 steigen.

Der globale Klimawandel führt zur globalen Erwärmung und zu einem Anstieg der Erdtemperatur. Die Unternehmen wollen ihren CO2-Fußabdruck durch die Einführung nachhaltiger Produktionslösungen reduzieren. Der Markt für Elektrofahrzeuge wächst seit den letzten fünf Jahren drastisch, und die Nachfrage nach Batterien, die ein unverzichtbarer Bestandteil von Elektrofahrzeugen sind, ist deutlich gestiegen. Der führende Automobilhersteller Toyota kündigte an, bis 2030 jährlich 3,5 Millionen Elektroautos zu verkaufen und 30 BEV-Modelle auf den Markt zu bringen.

• Globale Nachfrage nach nachhaltigen Energielösungen

Seit der Pandemie werden von Regierungen auf der ganzen Welt viele Initiativen ergriffen, um die globalen CO2-Emissionen durch die Einführung nachhaltiger Energielösungen zu reduzieren. Die globale Lieferkette wurde stark beeinträchtigt, was wiederum die Rohölpreise in die Höhe trieb. Derzeit sind die meisten Länder auf Rohöl- und Erdgasimporte aus den OPEC-Staaten angewiesen. Diese Länder geben den größten Teil ihrer Staatskasse für den Import von Rohöl aus. Daher wollen diese Länder diese enormen Ausgaben eliminieren und dieses Geld für alternative und aufstrebende Energiequellen einsetzen, die auch ihre Wirtschaft ankurbeln werden. Aus diesem Grund bieten viele Länder Subventionen oder Steuererleichterungen für den Kauf von Elektrofahrzeugen an. Diese Bemühungen kurbeln die Nachfrage nach Batterien an, die ein entscheidender Bestandteil von Elektrofahrzeugen sind.

Marktbeschränkungen

• Hart umkämpfter Markt

Der Markt für Elektrofahrzeuge ist aufgrund der Präsenz starker globaler Akteure hart umkämpft, und technologische Umbrüche können das Wachstum von Li-Air-Batterien beeinträchtigen. Der Elektromarkt ist jedoch ein neues Segment der Automobilindustrie, das viele Start-ups hervorbringt. Die Anfangsinvestition in Elektrofahrzeuge ist höher als bei herkömmlichen Fahrzeugen, die mit Kraftstoffen betrieben werden. Für Menschen in Ländern mit niedrigem Einkommen ist die Kaufentscheidung schwierig. Der Markt für Elektrofahrzeuge wird durch die Einführung innovativer Technologien wie Internet der Dinge (IoT) und Infotainmentsysteme in den Fahrzeugen und die Vermarktung als spezielle Nutzfahrzeuge sehr wettbewerbsfähig.

• Sicherheitsbedenken

Elektrofahrzeuge sind ein neues und aufstrebendes Segment der Automobilindustrie. Es gibt mehrere Fälle, in denen Batterien Feuer fingen und Fahrzeuge und Smartphones in Brand gerieten. Derzeit sind derartige Vorfälle weit verbreitet und können sich im Prognosezeitraum auf die potenziellen Lithium-Luft-Batterien auswirken. Diese wenigen Fälle können die Nachfrage nach elektronischen Batterien in Regionen mit heißem Klima einschränken. Die regulatorischen Rahmenbedingungen werden verschärft, was sich auf die Produktion von Lithium-Luft-Batterien auswirken kann. Die eingeschränkte Verfügbarkeit von Batterien und Lademöglichkeiten für Elektrofahrzeuge kann das Wachstum von Lithium-Luft-Batterien verzögern.

Marktchancen

• Innovation im EV-Markt

Es gibt zahlreiche Innovationen und technologische Fortschritte. Die Welt ist dynamischer geworden und was heute relevant ist, ist morgen vielleicht nicht mehr relevant. Deshalb investieren Batteriehersteller massiv in Forschung und Entwicklung. Dadurch ist eine Nachfrage nach neuen Innovationen entstanden, z. B. nach Lithium-Ionen-Batterien, die leistungsstärker sind als herkömmliche Lithium-Ionen-Batterien.

Diese neue Innovation kann das wachsende Problem der Batteriekapazität lösen und ermöglicht lange Fahrten mit einer einzigen Ladung in Elektrofahrzeugen mit zwei oder vier Rädern, was wiederum ein hohes Marktwachstum für Lithium-Luft-Batterien schafft. Ihre starke Beanspruchung macht sie anspruchsvoller. Darüber hinaus führen die steigenden globalen Kraftstoffpreise und der Rückgang der Nachfrage nach Rohöl dazu, dass die Menschen auf Elektrofahrzeuge umsteigen, die grüne und saubere Energie bieten und zur Reduzierung der globalen Kohlenstoffemissionen beitragen. Daher wird die hohe Nachfrage nach Elektrofahrzeugen eine deutlich höhere Nachfrage nach Lithium-Luft-Batterien schaffen.

Umfang des Marktes

Segmentanalyse

Segmentierung nach Typ

• Wässrige Lithium-Luft-Batterie

Eine wässrige Lithium-Luft-Batterie besteht aus einer Lithiummetallanode, einem wässrigen Elektrolyten und einer porösen Kohlenstoffkathode. Der wässrige Elektrolyt kombiniert in Wasser gelöste Lithiumsalze. Er vermeidet das Problem der Kathodenverstopfung, da die Reaktionsprodukte wasserlöslich sind.

• Festkörper-Lithium-Luft-Batterie

Bei der Festkörper-Lithium-Luft-Batterie ist die Gefahr einer Entzündung ausgeschlossen; sie ist daher nicht entflammbar. Sie verwendet eine Lithiumanode, eine Kathode aus porösem Kohlenstoff und einen Elektrolyten aus Keramik, Glas oder Keramikglas.

• Aprotic Li-Air Akku

Eine aprotische Lithium-Luft-Batterie besteht typischerweise aus einer metallischen Lithiumanode, einer porösen O2-atmenden Kathode und Lithiumsalz in einem organischen Lösungsmittel. Eine aprotische Lithium-Luft-Batterie kann zur Wiederverwendung aufgeladen werden.

Segmentierung nach Anwendung

• Automobilindustrie

Es wird überwiegend in kommerziellen und Personenkraftwagen mit Elektroantrieb verwendet, vom Zwei- bis zum Vierradfahrzeug.

• Elektronik

Li-Luft-Akkus werden in elektronischen Geräten wie Mobiltelefonen, Tablets und Smartwatches verwendet.

• Medizin

Li-Luft-Akkus werden auch in vielen medizinischen Geräten verwendet.

Regionale Analyse

Der globale Markt für Lithium-Luft-Batterien ist nach Regionen unterteilt: Nordamerika, Europa, Asien-Pazifik, Lateinamerika sowie Naher Osten und Afrika.

Nordamerika

In Nordamerika dominieren die USA die Region mit einer großen Anzahl an Elektrofahrzeugen und einem Markt für Lithium-Luft-Batterien . Die US-Regierung gewährt außerdem Steuererleichterungen für den Kauf von Elektrofahrzeugen. Diese Region ist aufgrund der Präsenz hochentwickelter Technologien äußerst wettbewerbsfähig. So brachte Tesla beispielsweise die ersten selbstfahrenden Pkw mit Autopilot auf den Markt, und US-Forscher haben eine Lithium-Luft-Batterie mit festem Elektrolyt entwickelt, deren Energiedichte im Vergleich zu heutigen Lithium-Ionen-Batterien möglicherweise um das Vierfache erhöht werden könnte. In einer Testzelle wurden nach Angaben des Teams 1.000 Lade- und Entladezyklen erreicht.

Somit werden die USA im Prognosezeitraum die nordamerikanische Region dominieren. Kanada ist das einzige Land in Nordamerika, das über alle wichtigen Mineralien wie Kathoden- und Anodenmaterialien verfügt, die zur Herstellung von EV-Batterien erforderlich sind. Kanada erhält auch hohe Investitionen von globalen Automobilherstellern wie Ford, General Motors und Stellantis für die Herstellung von EVs. Somit wird für den Markt für Lithium-Luft-Batterien in dieser Region ein starkes Wachstum erwartet.

Lateinamerika

In Lateinamerika planen Brasilien, Argentinien, Bolivien und Chile, ihre riesigen Lithiumvorkommen für die Herstellung von Elektrofahrzeugen in der Region zu nutzen. Die wachsende Bevölkerung, das steigende verfügbare Einkommen und die Reduzierung der Kohlenstoffemissionen sind einige Faktoren, die die Nachfrage nach Lithium-Luft-Batterien im Prognosezeitraum steigern werden.

Europa

In Europa setzt sich die Europäische Union für Elektrofahrzeuge ein und formuliert regulatorische Richtlinien für Lithium-Luft-Batterien. Darüber hinaus wollen Großbritannien, Frankreich und Deutschland ihren Bedarf an Erdgas und Kraftstoff durch die Herstellung von Lithium-Luft-Batterien für Elektrofahrzeuge decken. Europa möchte Lithium-Luft-Batterien auch für Industriegeräte wie Gabelstapler und kommerzielle Kompaktfahrzeuge verwenden. In Anbetracht dieser Entwicklungen wird der Markt für Lithium-Luft-Batterien im Prognosezeitraum ein hohes Wachstum verzeichnen.

Asien-Pazifik

Im Asien-Pazifik-Raum sind China, Indien und Japan die dominierenden Länder und haben den größten Anteil am Markt für Elektrofahrzeuge. China ist aufgrund seiner Fertigungskapazitäten und des Überflusses an billigen Arbeitskräften der weltweit größte Hersteller von Elektrofahrzeugen. Indien ist auch der am schnellsten wachsende Markt für Elektrofahrzeuge und die dortige Regierung gewährt Steuervergünstigungen und Subventionen für die Einführung von Elektrofahrzeugen und lädt globale Batteriehersteller in das Land ein, um Indien bis 2030 zu einer Nation für Elektrofahrzeuge zu machen. Diese Region ist in hohem Maße energieabhängig von Rohöl und möchte unabhängig von Rohölimporten werden. Die Region könnte aufgrund des Mangels an verfügbarem Einkommen und Infrastrukturunterstützung für Elektrofahrzeuge mit Umsatzeinbußen bei Lithium-Luft-Batterien rechnen. Trotz einiger Herausforderungen wird diese Region den Markt für Elektrofahrzeuge und Lithium-Luft-Batterien weltweit dominieren.

Naher Osten und Afrika

Im Nahen Osten gibt es in den meisten Ländern reichlich Rohöl, und der Ölexport ist nach dem Tourismus die wichtigste Einnahmequelle. Aus diesem Grund investieren sie auch verstärkt in Elektrofahrzeuge und andere neue Technologien. Daher wird dieser Markt in dieser Region ein positives Wachstum erleben.

Schlüsselspieler

1. PHINERGIE
2. EV DYNAMICS (HOLDINGS) LIMITED
3. FUJI PIGMENT CO., LTD.
4. XINJIANG JOINWORLD CO., LTD.
5. AKTIV – 100022 – ...
6. DE NORA TECH, INC.
7. DURACELL INC.
8. IBM CORPORATION
9. POLYPLUS
10. LITHIUM AIR INDUSTRIES, INC.

Jüngste Entwicklungen

Im März 2022 gab Tesla die Eröffnung seiner Tesla Gigafactory Texas bekannt. Die Gigafactory Texas befindet sich in der Nähe von Austin und wird Tesla Cybertruck, Tesla Semi, Model 3 und Model Y für den Markt im Osten der USA herstellen. Die Fabrik ist die zweitgrößte Fabrik in den USA in Bezug auf die Größe und die zweitgrößte in Bezug auf das Volumen.

Im Juni 2022 gab die Volkswagen AG den Betrieb ihres nordamerikanischen Batterietechniklabors in Chattanooga bekannt. Das Unternehmen investierte 22 Millionen USD in die Entwicklung und den Bau der neuen Vorzeigeanlage. Ihr Hauptzweck besteht darin, EV-Batterien und Hochspannungstechnikaktivitäten zu testen.

Im Jahr 2021 hat Zinc8 Energy Solution eine Batterietechnologie zur Energiespeicherung entwickelt und mit dem Staat New York bei der Installation des Systems zusammengearbeitet. Dieses System verwendet Zink und Luft als Brennstoff und ist auf Reaktionsgeschwindigkeit und Speicherung ausgerichtet.

Im Juni 2021 kündigte Tesla die Produktion des ersten Tesla Model S Plaid an. Es ist ein viertüriges Elektroauto mit einer geschätzten Reichweite von 390 Meilen. Das Plaid ist das Spitzenmodell des Model S mit 1.020 PS und einer Beschleunigungszeit von 0 auf 60 Meilen pro Stunde in 2 Sekunden. Das Plaid lädt an Tesla-Superchargern schneller, hat einen geräumigeren Rücksitz und ein besseres Entertainmentsystem.