Mercato delle batterie al litio-aria

Panoramica del mercato

Si prevede che il mercato globale delle batterie agli ioni di litio crescerà a un CAGR di circa il 12,1% nel periodo di previsione 2023-2031.

La batteria al litio-aria è una batteria ricaricabile che utilizza la riduzione dell'ossigeno al catodo e l'ossidazione del litio all'anodo per indurre un flusso di corrente o una cella elettrochimica metallo-aria. Una cella al litio-aria crea tensione dalla disponibilità di molecole di ossigeno (O2) all'elettrodo positivo. L'O2 reagisce con gli ioni di litio caricati positivamente per formare perossido di litio (Li2O2) e generare energia elettrica. Le batterie al litio-aria comprendono tre componenti principali, un anodo al litio, un elettrolita e un catodo ad aria.

Le batterie al litio-aria hanno un grande potenziale per applicazioni di accumulo di energia efficaci che potrebbero aiutare a risolvere futuri problemi energetici e ambientali. La batteria al litio-aria utilizza ossigeno infinito nell'aria per immagazzinare o rilasciare energia attraverso una struttura catodica semi-aperta e ha una densità energetica teorica ultra elevata di oltre 1.000 Wh/kg. Pertanto, è stata considerata come la candidata per l'accumulo di energia di prossima generazione in campi versatili come veicoli elettrici, telecomunicazioni e alimentazione elettrica speciale. È stato dimostrato che le batterie al litio-aria possono immagazzinare fino a cinque volte più energia rispetto alle batterie agli ioni di litio che alimentano gli smartphone, i laptop e i veicoli elettrici di oggi.

Dinamiche di mercato

Fattori trainanti del mercato

• Emersione dei veicoli elettrici e delle reti intelligenti delle tecnologie

C'è un aumento significativo nella produzione e vendita di veicoli elettrici in tutto il mondo. Secondo l'IEA (Agenzia Internazionale per l'Energia), nel 2021 i consumatori di tutto il mondo hanno speso circa 250 miliardi di dollari in acquisti di veicoli elettrici. La capacità di produzione globale di batterie è destinata ad aumentare da meno di 200 GWh nel 2019 a oltre 1200 GWh nel 2024, a seguito di ingenti spese in conto capitale da parte delle società quotate in borsa produttrici di batterie.

Il cambiamento climatico globale sta portando al riscaldamento globale e all'aumento della temperatura terrestre. Le aziende vogliono ridurre le loro emissioni di carbonio adottando soluzioni di produzione sostenibili. Il mercato dei veicoli elettrici sta crescendo drasticamente negli ultimi 5 anni e la domanda di batterie, che sono una parte indispensabile dei veicoli elettronici, è aumentata in modo significativo. La principale casa automobilistica Toyota ha annunciato 3,5 milioni di vendite annuali di auto elettriche entro il 2030 e il lancio di 30 modelli BEV.

• Domanda globale di soluzioni energetiche sostenibili

Da quando è scoppiata la pandemia, sono state intraprese molte iniziative per ridurre le emissioni globali di carbonio adottando soluzioni energetiche sostenibili da parte dei governi di tutto il mondo. La catena di fornitura globale è stata ampiamente colpita, il che a sua volta ha aumentato i prezzi del petrolio greggio. Attualmente, la maggior parte dei paesi si affidava alle importazioni di petrolio greggio e gas naturale dalle nazioni OPEC. Questi paesi spendono la maggior parte del loro tesoro per importare petrolio greggio. Pertanto, questi paesi vogliono eliminare questa enorme spesa e incanalare questo denaro verso fonti energetiche alternative ed emergenti che stimoleranno anche la loro economia. Ecco perché molti paesi stanno offrendo sussidi o agevolazioni fiscali sugli acquisti di veicoli elettrici. Questo sforzo accende la domanda di batterie, che sono una componente cruciale dei veicoli elettrici.

Limitazioni di mercato

• Mercato altamente competitivo

Il mercato dei veicoli elettronici è altamente competitivo con la presenza di forti attori globali e qualsiasi interruzione tecnologica potrebbe influenzare la crescita delle batterie Li-Air. Tuttavia, il mercato elettronico è un nuovo segmento dell'industria automobilistica, che sta dando origine a molte start-up. L'investimento iniziale nei veicoli elettronici è più elevato rispetto ai veicoli tradizionali che funzionano a carburante. Rende difficile la scelta di acquisto per le persone che vivono nei paesi a basso reddito. Il mercato dei veicoli elettrici è diventato altamente competitivo adottando tecnologie innovative come l'Internet delle cose (IoT) e i sistemi di infotainment per i veicoli e il marchio come veicoli utilitari speciali.

• Problemi di sicurezza

I veicoli elettrici sono un segmento nuovo ed emergente dell'automotive. Ci sono vari incidenti di batterie che hanno preso fuoco, incendiando il veicolo e anche gli smartphone. Attualmente, qualsiasi cosa del genere è diventata diffusa e può influenzare le potenziali batterie al litio-aria nel periodo di previsione. Questi pochi casi possono limitare la domanda di batterie elettroniche nelle regioni con clima caldo. I quadri normativi vengono rafforzati, il che può avere un impatto sulla produzione di batterie al litio-aria. Le limitazioni nella disponibilità di batterie e nella struttura di ricarica per veicoli elettrici possono ritardare la crescita delle batterie al litio-aria.

Opportunità di mercato

• Innovazione nel mercato dei veicoli elettrici

Ci sono varie innovazioni e progressi tecnologici in corso. Il mondo è diventato più dinamico e ciò che è rilevante oggi potrebbe non esserlo più domani. Ecco perché i produttori di batterie stanno investendo molto in ricerca e sviluppo. Ciò ha creato domanda per nuove innovazioni, ovvero batterie agli ioni di litio che sono più potenti delle tradizionali batterie agli ioni di litio.

Questa nuova innovazione può risolvere il crescente problema della capacità della batteria e offrirà lunghi viaggi con una singola carica nei veicoli elettronici a 2 e 4 ruote, il che a sua volta crea un'elevata crescita del mercato per le batterie al litio-aria. Il suo utilizzo intensivo lo rende più esigente. Inoltre, l'aumento dei prezzi globali del carburante e il calo della domanda di petrolio greggio stanno anche portando le persone a passare ai veicoli elettronici, che sono energia verde e pulita e aiutano nelle emissioni globali di carbonio. Pertanto, l'elevata domanda di veicoli elettrici creerà una domanda significativamente elevata per le vendite di batterie al litio-aria.

Ambito di mercato

Analisi segmentale

Segmentazione per tipo

• Batteria al litio-aria acquosa

Una batteria Li-aria acquosa è composta da un anodo di litio metallico, un elettrolita acquoso e un catodo di carbonio poroso. L'elettrolita acquoso combina sali di litio disciolti in acqua. Evita il problema dell'intasamento del catodo perché i prodotti di reazione sono solubili in acqua.

• Batteria allo stato solido litio-aria

La batteria Li-air allo stato solido elimina le possibilità di accensione; pertanto, non è infiammabile. Utilizza un anodo al litio, un catodo in carbonio poroso e un elettrolita in ceramica, vetro o vetroceramica.

• Batteria Li-Air Aprotic

La batteria Li-air aprotica è in genere composta da un anodo metallico al litio, un catodo poroso che respira O2 e sale di litio in un solvente organico. Una batteria Li-air aprotica può essere caricata per il riutilizzo.

Segmentazione per applicazione

• Automobilistico

È ampiamente utilizzato nei veicoli commerciali e per il trasporto di passeggeri, da quelli a due a quelli a quattro ruote.

• Elettronica

Le batterie agli ioni di litio vengono utilizzate in dispositivi elettronici come cellulari, tablet e smartwatch.

• Medicinali

Le batterie agli ioni di litio vengono utilizzate anche in molti dispositivi medici.

Analisi regionale

Il mercato globale delle batterie agli ioni di litio è suddiviso in segmenti regionali: Nord America, Europa, Asia Pacifico, America Latina, Medio Oriente e Africa.

America del Nord

In Nord America, gli Stati Uniti dominano la regione per la presenza di un gran numero di veicoli elettronici e per il mercato delle batterie al litio-aria . Il governo degli Stati Uniti sta anche fornendo rimborsi fiscali sull'acquisto di veicoli elettrici. Questa regione è altamente competitiva per la presenza di tecnologie altamente avanzate. Ad esempio, Tesla ha lanciato le prime autovetture con pilota automatico e completamente autonome e i ricercatori statunitensi hanno sviluppato una batteria al litio-aria con elettrolita solido la cui densità energetica potrebbe essere aumentata di quattro volte rispetto alle attuali batterie agli ioni di litio. In una cella di prova, il team ha affermato di aver raggiunto 1.000 cicli di carica e scarica.

Pertanto, gli Stati Uniti domineranno la regione nordamericana durante il periodo di previsione. Il Canada è l'unico paese del Nord America che ha tutti i minerali critici come i materiali catodici e anodici necessari per produrre batterie per veicoli elettrici. Il Canada sta anche ricevendo ingenti investimenti da aziende automobilistiche globali come Ford, General Motors e Stellantis per la produzione di veicoli elettrici. Pertanto, il mercato delle batterie al litio-aria prevede una forte crescita in questa regione.

America Latina

Nella regione dell'America Latina, Brasile, Argentina, Bolivia e Cile hanno pianificato di sfruttare la loro vasta abbondanza di miniere di litio per la produzione di veicoli elettrici nella regione. La popolazione in crescita, l'aumento del reddito disponibile, la riduzione delle emissioni di carbonio sono alcuni fattori che stimoleranno la domanda di batterie al litio-aria nel periodo di previsione.

Europa

In Europa, l'Unione Europea sta sostenendo i veicoli elettronici e formulando linee guida normative per le batterie al litio-aria. Inoltre, Regno Unito, Francia e Germania vogliono eliminare il loro fabbisogno di gas naturale e carburante producendo batterie al litio-aria per veicoli elettronici. L'Europa vuole anche utilizzare batterie al litio-aria per apparecchiature industriali come carrelli elevatori e veicoli utilitari compatti commerciali. Considerando questi sviluppi, il mercato delle batterie al litio-aria registrerà un'elevata crescita nel periodo di previsione.

Asia Pacifico

Nella regione Asia-Pacifico, Cina, India e Giappone sono i paesi dominanti e hanno la quota maggiore nel mercato dei veicoli elettronici. La Cina è il più grande produttore di veicoli elettronici al mondo grazie alle sue capacità di produzione e all'abbondanza di manodopera a basso costo. L'India è anche il mercato in più rapida crescita per il mercato elettronico e il suo governo sta anche concedendo sgravi fiscali e sussidi per l'adozione di veicoli elettronici e sta anche invitando i produttori di batterie globali nel loro paese per rendere l'India una nazione di veicoli elettrici entro il 2030. Questa regione è altamente dipendente dall'energia del petrolio greggio e vuole liberarsi dalla dipendenza dalle importazioni di petrolio greggio. La regione potrebbe subire un calo nelle vendite di batterie al litio-aria a causa della mancanza di reddito disponibile e del supporto infrastrutturale per i veicoli elettrici. Nonostante alcune sfide, questa regione dominerà nel mercato dei veicoli elettrici e delle batterie al litio-aria nel mondo.

Medio Oriente e Africa

In Medio Oriente, la maggior parte dei paesi ha abbondanza di petrolio greggio e l'esportazione di petrolio è la principale fonte di reddito dopo il viaggio. Per questo motivo, stanno anche spostando gli investimenti in veicoli elettronici e altre tecnologie emergenti. Pertanto, questo mercato sperimenterà una crescita positiva in questa regione.

Giocatori chiave

1. FINERGIA
2. DINAMICA EV (HOLDINGS) LIMITATA
3. FUJI PIGMENT CO., LTD.
4. XINJIANG JOINWORLD CO., LTD.
5. ACTXE LIMITATA
6. DE NORA TECH, INC.
7. DURACELL INC.
8. Società IBM
9. POLIPLUS
10. INDUSTRIA DELL'ARIA AL LITHIO, INC.

Sviluppi recenti

A marzo 2022 , Tesla ha annunciato l'apertura della sua Tesla Gigafactory Texas. La Gigafactory Texas si trova vicino ad Austin e produrrà Tesla Cybertruck, Tesla Semi, Model 3 e Model Y per il mercato orientale degli Stati Uniti. La fabbrica è la seconda più grande in termini di dimensioni negli Stati Uniti e la seconda più grande in termini di volume.

A giugno 2022 , la Volkswagen AG ha annunciato l'avvio del suo laboratorio di ingegneria delle batterie nordamericane a Chattanooga. La società ha investito 22 milioni di USD nello sviluppo e nella costruzione della nuova struttura di punta e il suo scopo principale è testare le batterie dei veicoli elettrici e le attività di ingegneria ad alta tensione.

Nel 2021 , Zinc8 Energy Solution ha sviluppato una tecnologia di batterie per l'accumulo di energia e ha collaborato con lo stato di New York per l'installazione del sistema. Questo sistema utilizza zinco e aria come combustibile e si concentra sulla velocità di risposta insieme all'accumulo.

A giugno 2021 , Tesla ha annunciato il lancio della prima Tesla Model S Plaid di produzione. È un'auto elettrica a quattro porte con un'autonomia stimata di 390 miglia. La Plaid è la Model S di fascia alta, con 1.020 cavalli e un tempo da 0 a 60 mph di 2 secondi. La Plaid si ricarica più velocemente presso i supercharger Tesla, ha un sedile posteriore più spazioso e un sistema di intrattenimento migliore.