MARCHé DES BATTERIES STRUCTURELLES ANALYSE

La taille du marché mondial des piles structurelles a été évaluée à 165,69 millions de dollars en 2023 et devrait connaître un taux de croissance annuel composé (CAGR) de 21 % entre 2023 et 2030.

Une batterie structurelle globale est un type de dispositif de stockage d'énergie qui sert également de composant structurel dans un système ou un dispositif. Cela signifie que la batterie peut transporter des charges mécaniques tout en stockant et en fournissant de l'énergie électrique. Cette double fonctionnalité peut aider à réduire le poids et augmenter l'efficacité dans diverses applications, telles que les véhicules électriques, les drones et les appareils électroniques portables. Le concept de piles structurales n'est pas nouveau, mais les progrès récents en sciences des matériaux et en génie les ont rendus plus réalisables. Ces batteries sont généralement faites de matériaux multifonctionnels qui peuvent conduire l'électricité, résister aux contraintes mécaniques et stocker l'énergie.

Marché mondial des batteries structurelles: Perspectives régionales

• Amérique du Nord : L'Amérique du Nord devrait être un marché important pour les batteries structurales en raison de la présence de grands fabricants d'automobiles et de la demande croissante de véhicules électriques. Les États-Unis, en particulier, ont été à l'avant-garde de l'adoption de véhicules électriques, ce qui a conduit le marché des batteries structurelles dans la région.
• Europe: L'Europe est également une région clé pour le marché des batteries structurelles, sous l'impulsion de réglementations strictes en matière d'émissions et de la recherche de solutions de transport durables. Des pays comme l'Allemagne, le Royaume-Uni et la Norvège ont été à l'avant-garde de l'adoption de véhicules électriques, créant ainsi des possibilités pour les technologies de batteries structurelles.
• Asie-Pacifique : La région Asie-Pacifique connaît une forte croissance du marché des batteries structurelles en raison de l'expansion rapide de l'industrie automobile et de l'adoption croissante de véhicules électriques. Des pays comme la Chine, le Japon et la Corée du Sud sont à la pointe de la production de véhicules électriques et ont des politiques favorisant le développement de technologies de stockage d'énergie de pointe.

Vue des analystes :

On s'attend à ce que le marché mondial des batteries structurelles augmente considérablement au cours de la période de prévision en raison de la demande croissante de solutions de batteries légères et innovantes provenant de diverses industries. L'adoption croissante de véhicules électriques dans le monde entier sera un moteur de croissance clé pour les batteries structurales car les constructeurs automobiles recherchent des solutions de batteries qui ajoutent une rigidité structurelle aux véhicules électriques tout en augmentant leur autonomie de conduite. En outre, l'adoption de batteries structurelles devrait être le témoin de la croissance de l'industrie des énergies renouvelables pour la mise au point de panneaux solaires intégrés dotés de capacités de stockage de l'énergie.

Toutefois, les coûts de fabrication élevés et la disponibilité limitée des matériaux continuent de freiner la croissance du marché des batteries structurelles. La mise au point de techniques de fabrication rentables pour la production à grande échelle demeure un défi. De même, la disponibilité de matériaux légers mais durables pouvant supporter des contraintes mécaniques est également limitée.

Figure 1: Part du marché mondial des piles structurelles (%), par région, 2022

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Pilotes du marché mondial des batteries structurelles :

• Adoption croissante des véhicules électriques: L'adoption croissante de véhicules électriques (EV) est un moteur majeur pour le développement et l'utilisation des batteries structurales. À mesure que la demande de véhicules électriques augmente, il faut des solutions de stockage d'énergie plus efficaces et plus légères. Les batteries structurales peuvent potentiellement répondre à ce besoin en servant à la fois de dispositif de stockage d'énergie et de composant structurel, ce qui réduit le poids et augmente l'efficacité du véhicule. En outre, le passage à des sources d'énergie renouvelables et la nécessité de réduire les émissions de carbone sont également à l'origine de l'adoption des VE. Par exemple, selon l'Agence internationale de l'énergie, en 2022, le marché des voitures électriques connaît une hausse de la demande, les ventes devant augmenter de 35 %.
• Accroître les investissements dans l'intégration des énergies renouvelables: Les investissements croissants dans l'intégration des énergies renouvelables sont en effet un moteur important pour le développement et l'adoption de batteries structurelles. Avec l'intégration de sources d'énergie renouvelables comme l'énergie solaire et l'énergie éolienne dans le réseau, il est de plus en plus nécessaire de disposer de solutions de stockage d'énergie efficaces et fiables. Les batteries structurales peuvent potentiellement répondre à ce besoin en fournissant un moyen de stocker l'énergie produite par ces sources renouvelables et de la livrer au besoin. En 2023, le Département américain de l'énergie (DOE) a annoncé un investissement de 3,5 milliards de dollars dans 58 projets couvrant 44 États. L'objectif est d'améliorer la résilience du réseau électrique américain vieillissant pour résister aux intempéries et aux feux de forêt tout en facilitant l'intégration des sources d'énergie renouvelables.

Marché mondial des batteries structurelles Possibilités :

• Densité énergétique améliorée et densité de puissance : Les matériaux tels que les nanotubes de carbone ou le graphène, le lithium-ion et d'autres peuvent potentiellement augmenter la densité d'énergie et la densité de puissance des batteries structurelles. Ces matériaux ont une conductivité électrique exceptionnelle et une surface élevée, ce qui peut améliorer la capacité de stockage de la batterie. Par exemple, la demande de batteries au lithium-ion (Li-ion) a augmenté en 2022, affichant une augmentation remarquable de 65% pour atteindre 550 GWh, contre 330 GWh enregistrée en 2021. Cette croissance substantielle peut être principalement attribuée à l'expansion des ventes de voitures particulières électriques, qui a connu une augmentation de 55 % des nouvelles immatriculations en 2022 par rapport à l'année précédente.
• Force mécanique accrue et durée de vie accrue : Les nanocomposites, qui sont fabriqués en intégrant des nanoparticules dans un matériau matriciel, peuvent améliorer la résistance mécanique des batteries structurelles. Cela peut rendre les batteries plus durables et capables de transporter des charges plus élevées. La nanotechnologie peut également améliorer la durée de vie des batteries structurelles. Par exemple, le domaine des nanotechnologies a joué un rôle central dans la réalisation de progrès importants en informatique et en électronique. Ces progrès ont abouti à des systèmes plus rapides, plus petits et très portatifs capables de traiter et de stocker des volumes d'information de plus en plus importants.

Marché mondial des batteries structurelles Tendances :

• Batteries minces et imprimées : Les batteries minces et imprimées représentent une tendance émergente sur le marché des batteries structurales en raison de leur capacité à offrir des facteurs de forme flexibles, une intégration légère dans divers matériaux, des exigences réduites en matière de poids et d'espace, la personnalisation pour des conceptions uniques, un faible impact environnemental et l'adéquation pour un large éventail d'applications, des appareils IoT aux équipements médicaux et électroniques flexibles. Au fur et à mesure que la recherche et le développement progressent dans ce domaine, les piles à film mince et imprimées sont placées pour jouer un rôle central dans la fourniture de solutions d'énergie innovantes et durables pour diverses industries.
• L'augmentation de l'IoT et la connectivité intelligente: L'essor de l'Internet des objets (IoT) et la connectivité intelligente propulsent la croissance du marché mondial des batteries structurelles en favorisant une demande de solutions d'énergie efficaces sur le plan énergétique, spatiales et durables pour les appareils IoT. Alors que les appareils IoT deviennent plus petits et plus répandus, les batteries structurales, capables de servir à la fois les fonctions structurales et de stockage d'énergie, offrent une solution convaincante. De plus, ces batteries réduisent les besoins d'entretien, assurent un fonctionnement ininterrompu, répondent à diverses exigences de conception et s'alignent sur les objectifs de durabilité, tout en s'intégrant parfaitement aux capteurs et aux composants de surveillance, ce qui en fait un moteur crucial pour l'expansion du marché mondial des batteries structurelles. Par exemple, comme l'a signalé l'IoT Analytics en mai 2023, il y a eu une augmentation de 18 % des connexions IoT dans le monde en 2022, ce qui a donné lieu à un total de 14,3 milliards de paramètres actifs. Les projections de l'IoT Analytics indiquent une croissance prévue de 16 % du nombre global d'appareils IoT connectés pour l'année 2023, atteignant potentiellement 16,7 milliards de points d'arrêt actifs.

Restrictions du marché mondial des piles structurelles :

• Coût de production élevé des batteries structurelles: Le coût de production élevé des piles structurales est en effet un frein important à leur adoption généralisée. Plusieurs facteurs contribuent à ces coûts élevés : Les batteries structurales de matériaux avancés nécessitent des matériaux avancés multifonctionnels qui peuvent conduire l'électricité, résister aux contraintes mécaniques et stocker l'énergie. Ces matériaux, comme les composites en fibre de carbone, sont souvent coûteux à produire.
• Contrepoids Bien que le coût initial des batteries structurales soit élevé, elles peuvent permettre des économies à long terme en réduisant le poids et en augmentant l'efficacité du système ou du dispositif. Cela peut entraîner une baisse de la consommation d'énergie et des coûts d'exploitation au fil du temps. Les progrès de la science des matériaux et des technologies de fabrication pourraient réduire le coût de production des piles structurales.
• Disponibilité limitée des matières premières: La disponibilité limitée des matières premières est en effet un frein important à la production de batteries structurales. Ces batteries nécessitent des matériaux avancés et multifonctionnels qui peuvent conduire l'électricité, résister aux contraintes mécaniques et stocker de l'énergie. Ces matériaux, comme les composites de fibres de carbone ou les nanomatériaux, dépendent souvent de matières premières spécifiques qui peuvent être rares ou difficiles à obtenir.
• Contrepoids Bien que la disponibilité limitée des matières premières constitue un défi important pour la production de batteries structurelles, les industries du recyclage et de la réutilisation peuvent se concentrer autant que possible sur le recyclage et la réutilisation des matériaux. Cela réduit non seulement la demande de matières premières, mais contribue également à la gestion des déchets.

Figure 2: Part du marché mondial des piles structurales (%) par type de matériau, 2022

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Segmentation du marché mondial des piles structurelles :

Le rapport du marché mondial des batteries structurelles est segmenté en Type de matériel, Application, Utilisateur final, Type de batterie, Puissance, Canal de Vente, et Région.

Basé sur le type de matériau, le marché est segmenté en piles structurales à base de métaux, piles structurales à base de polymères et piles structurales composites. Sur la base de l'application, le marché est segmenté en Automobile, Aérospatiale, Électronique grand public, Appareils médicaux, Systèmes d'énergie renouvelable, etc. Selon l'utilisateur final, le marché est segmenté en fabricants d'équipement d'origine, fabricants de batteries et instituts de recherche et universités. Basé sur le type de batterie, le marché est segmenté en piles structurales lithium-ion, batteries structurales solides et autres piles à piles. Basé sur la capacité d'alimentation, le marché est segmenté en piles structurales de faible puissance, piles structurales de moyenne puissance et batteries structurales de haute puissance. Basé sur Sales Channel, le marché est segmenté en ventes directes (OEM, fabricants de batteries), distributeurs et détaillants, et en ligne de détail, et basé sur la géographie, le marché est segmenté en Amérique du Nord, Europe, Asie-Pacifique, Amérique latine et Moyen-Orient et Afrique.

Marché mondial des batteries structurelles: principaux développements

• En août 2022, Tesla a dévoilé les plans d'une nouvelle version du modèle Y avec une batterie structurelle fournie par BYD. Ce véhicule innovant sera produit à l'usine de Giga Berlin en Allemagne.
• En 2020, Volkswagen, un constructeur automobile allemand a annoncé un partenariat avec QuantumScape, une start-up à batterie à l'état solide. Le partenariat vise à développer des batteries à l'état solide pour les véhicules électriques, y compris les applications potentielles dans les batteries structurelles.
• En 2021, Solid Power, une société de batteries à l'état solide, a annoncé un partenariat avec BMW, une multinationale allemande de véhicules de luxe et de motos. La collaboration comporte des efforts conjoints de développement pour faire progresser la technologie des batteries à l'état solide pour les applications automobiles, ce qui pourrait inclure l'intégration dans les composants structurels.
• En octobre 2021, lors d'une visite de Gigafactory Berlin, Tesla a introduit une batterie structurelle innovante équipée de 4680 cellules.

Marché mondial des batteries structurelles : les principales entreprises

Les principaux acteurs du marché mondial de la batterie structurelle sont Tesla, Inc., BMW AG (Allemagne), Airbus SE (France), Samsung SDI Co., Ltd. (Corée du Sud), Saft Groupe S.A. (France), Cadenza Innovation, Inc. (États-Unis), Excellatron Solid State, LLC (États-Unis), General Motors (États-Unis), BYD (Chine), LG Chem (Corée du Sud) et CATL (Chine), Volkswagen (Allemagne), Northvolt AB (Suède), Farasis Energy, Inc. (Chine), Solid Power, Inc. (États-Unis), Blue Solutions SA (France), Oxis Energy Ltd. (Royaume-Uni), Amprius, Inc. (États-Unis).

Définition: Une batterie structurelle est un type de dispositif de stockage d'énergie qui sert également de composant structurel dans un système ou un dispositif. Cela signifie que la batterie peut transporter des charges mécaniques tout en stockant et en fournissant de l'énergie électrique. Cette double fonctionnalité peut aider à réduire le poids et augmenter l'efficacité dans diverses applications, telles que les véhicules électriques, les drones et les appareils électroniques portables. Les batteries sont généralement faites de matériaux multifonctionnels qui peuvent conduire l'électricité, résister aux contraintes mécaniques et stocker l'énergie.