MERCATO DELLE CELLULE ELETTROCHIMICHE ANALYSIS

Il mercato globale delle cellule elettrochimiche è stimato in 23,73 miliardi di dollari nel 2023 e si prevede di raggiungere 67,05 miliardi di dollari entro il 2030, crescendo ad un tasso di crescita annuale composto (CAGR) di 16% da 2023-2030.

Il mercato delle celle elettrochimiche comprende una vasta gamma di applicazioni e tecnologie, comprese le batterie primarie (non ricaricabili), batterie secondarie (ricaricabili), e celle a combustibile. Le batterie primarie sono comunemente utilizzate in dispositivi elettronici portatili, come controlli remoti, giocattoli e dispositivi medici, dove forniscono una fonte di energia conveniente e usa e getta. Le batterie secondarie, invece, trovano applicazioni in numerosi settori, tra cui l'elettronica di consumo, l'automotive, l'industria e lo stoccaggio di energia. Le celle a combustibile sono utilizzate per la generazione di energia, in particolare in aree come il trasporto, la potenza stazionaria e i dispositivi portatili.

La crescita del mercato delle cellule elettrochimiche è influenzata da fattori quali la domanda di elettronica portatile, la crescita dell'industria automobilistica (in particolare del segmento dei veicoli elettrici), l'attenzione crescente sullo stoccaggio di energia rinnovabile e i progressi delle tecnologie delle batterie. Inoltre, le iniziative e le normative governative che promuovono l'energia pulita e riducono le emissioni di carbonio stanno anche guidando l'adozione di celle elettrochimiche, in particolare celle a combustibile e batterie ricaricabili.

Mercato delle cellule elettrochimiche

• Nord America: L'America del Nord rappresenta una quota di oltre il 27,6% nel 2022. Nord America è stato un mercato significativo per le cellule elettrochimiche, in particolare negli Stati Uniti. La regione ha assistito a una crescita sostanziale della domanda di batterie ricaricabili azionate dalla crescente adozione di veicoli elettrici e dalla crescente necessità di soluzioni di stoccaggio dell'energia. La presenza di importanti produttori di automobili e aziende tecnologiche che investono nelle tecnologie della batteria ha contribuito alla crescita del mercato. Inoltre, le iniziative e le normative governative che promuovono l'energia pulita e il trasporto sostenibile aumentano ulteriormente il mercato delle cellule elettrochimiche in Nord America.
• Europa: L'Europa è stata un mercato importante per le cellule elettrochimiche, con paesi come la Germania, il Regno Unito e la Francia leader nella ricerca, sviluppo e produzione di batterie. La regione ha assistito ad un forte focus sui trasporti sostenibili, portando ad una maggiore domanda di veicoli elettrici e a sostenere le infrastrutture. Le politiche e gli obiettivi dell'Unione europea per ridurre le emissioni di carbonio e promuovere l'energia pulita spingono ulteriormente l'adozione di celle elettrochimiche, comprese le batterie ricaricabili e le celle a combustibile.
• Asia Pacifico: Asia Pacifico è il mercato in crescita più rapida per la cellula elettrochimica, che rappresenta una quota superiore al 43,2% nel 2022. La regione Asia-Pacifico è un mercato chiave per le cellule elettrochimiche, guidato dalla presenza di grandi hub di produzione, progressi tecnologici e una grande base di consumo. Paesi come Cina, Giappone e Corea del Sud sono emersi come leader nella produzione di batterie e sviluppo tecnologico. La regione sta assistendo a una crescita significativa nel mercato dei veicoli elettrici, con incentivi e politiche governative che incoraggiano l'adozione dei trasporti puliti. Inoltre, l'industrializzazione rapida, l'urbanizzazione e la necessità di soluzioni di stoccaggio dell'energia nei progetti di energia rinnovabile contribuiscono alla crescita del mercato delle cellule elettrochimiche in Asia Pacifico.

Figura 1. Elettrochimica globale Quota del mercato cellulare (%), per Regione, 2023

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Vista analista:

Il mercato globale delle cellule elettrochimiche dovrebbe testimoniare una crescita costante nei prossimi cinque anni. La crescente domanda di dispositivi elettronici portatili sarà un driver importante per il mercato. Dispositivi come smartphone, tablet, computer portatili e indossabili stanno diventando un luogo comune, con conseguente crescente vendita di batterie e dispositivi di archiviazione di energia a livello globale. L'aumento dei veicoli elettrici sta anche aprendo nuove opportunità per i produttori di celle elettrochimiche per fornire grandi batterie. Tuttavia, i costi di produzione elevati e la disponibilità di tecnologie alternative di stoccaggio dell'energia continuano a porre sfide. Nel complesso, progressi costanti nella densità energetica e riduzione dei costi delle cellule elettrochimiche amplieranno le loro applicazioni e l'espansione del mercato.

Elettrochimica Driver per il mercato delle cellule:

• Domanda crescente di veicoli elettrici: La crescente domanda di veicoli elettrici (EVs) è un driver significativo per il mercato delle cellule elettrochimiche. Gli EV si affidano a batterie ricaricabili, come batterie agli ioni di litio, per lo stoccaggio di energia. Poiché i governi e i consumatori privilegiano sempre più il trasporto pulito e cercano di ridurre le emissioni di carbonio, la domanda di EVs è prevista per l'aumento. Questo, a sua volta, alimenta la domanda di celle elettrochimiche utilizzate nella produzione di batterie avanzate per EV.
• Aumentare la necessità di soluzioni di stoccaggio dell'energia: La necessità di soluzioni efficaci di stoccaggio dell'energia sta crescendo, spinta dall'integrazione delle fonti rinnovabili nelle reti elettriche. Energia rinnovabile, come il solare e il vento, è intermittente in natura, rendendo lo stoccaggio di energia cruciale per la stabilizzazione della griglia e l'alimentazione continua. Le celle elettrochimiche, come le batterie agli ioni di litio su larga scala e le batterie di flusso, offrono soluzioni efficienti e scalabili per applicazioni di storage energetico.
• Avanzamenti nelle tecnologie della batteria: I progressi continui nelle tecnologie della batteria, in particolare in termini di densità energetica, sicurezza e durata di vita, spingono l'adozione di celle elettrochimiche. Gli sforzi di ricerca e sviluppo si concentrano sul miglioramento delle prestazioni della batteria, riducendo i costi e migliorando gli aspetti di sicurezza. Questi progressi tecnologici consentono lo sviluppo di batterie più efficienti e affidabili, aumentando la domanda complessiva di celle elettrochimiche. Ad esempio, nel maggio 2023, l'azienda di elettrodomestici Samsung e elettronica di consumo si è concentrata sulla ricerca e lo sviluppo di batterie a stato solido a base di ossido per il segmento IT, mirando a alimentare futuri dispositivi mobili con questa rivoluzionaria tecnologia della batteria
• Politiche e Incentivi del governo: Le politiche e gli incentivi del governo svolgono un ruolo cruciale nella guida del mercato delle cellule elettrochimiche. Molti paesi hanno implementato regolamenti e iniziative per promuovere l'adozione di tecnologie energetiche pulite e ridurre le emissioni di gas serra. Le politiche di sostegno, come i crediti fiscali, le sovvenzioni e i sussidi per i veicoli elettrici e i progetti di stoccaggio dell'energia, incoraggiano l'uso delle cellule elettrochimiche, stimolando così la crescita del mercato.

Elettrochimica Mercato delle cellule Opportunità:

• Veicolo elettrico (EV) Sviluppo delle infrastrutture: Poiché la domanda di veicoli elettrici continua ad aumentare, vi è una significativa opportunità per lo sviluppo dell'infrastruttura di ricarica EV. Questo include stazioni di ricarica veloci, soluzioni di ricarica per la casa e reti di ricarica pubbliche. Le celle elettrochimiche, come le batterie agli ioni di litio ad alta capacità, sono cruciali per consentire un'infrastruttura di ricarica efficiente e affidabile. Investire nell'infrastruttura EV presenta una promettente opportunità per le aziende coinvolte nella produzione di celle elettrochimiche, nello stoccaggio di energia e nello sviluppo delle infrastrutture di ricarica. Ad esempio, nel 2023, Tata Power, una compagnia di alimentazione integrata prevede di impostare 25.000 punti di ricarica del veicolo elettrico (EV) in tutta l'India per sostenere l'adozione più rapida dell'e-mobility nei prossimi cinque anni.
• Integrazione energetica rinnovabile: L'integrazione delle fonti energetiche rinnovabili nelle reti elettriche crea opportunità per le celle elettrochimiche nelle applicazioni di stoccaggio dell'energia. La generazione di energia rinnovabile è intermittente, e le soluzioni efficaci di stoccaggio dell'energia sono necessarie per bilanciare l'offerta e la domanda. Le celle elettrochimiche, comprese le batterie agli ioni di litio e le batterie di flusso, offrono soluzioni valide per la conservazione di energia rinnovabile in eccesso e la consegna quando necessario. La crescente enfasi sulle energie rinnovabili e la necessità di sistemi efficienti di stoccaggio dell'energia presentano notevoli opportunità per i produttori di cellule elettrochimiche.
• Stabilizzazione della griglia e microgriglie: La crescente distribuzione di microgriglie e la necessità di stabilizzazione della griglia presentano opportunità per le cellule elettrochimiche. Microgriglie, che sono griglie localizzate che possono operare in modo indipendente o in combinazione con la rete elettrica principale, si affidano all'accumulo di energia per mantenere la stabilità della griglia e fornire un alimentatore ininterrotto. Le celle elettrochimiche svolgono un ruolo vitale nei sistemi di microgriglia immagazzinando e fornendo energia quando le fonti rinnovabili non sono disponibili o durante i periodi di picco della domanda.
• Elettronica portatile e indossabili: Il mercato dell'elettronica portatile, inclusi smartphone, wearables e altri dispositivi alimentati a batteria, continua ad espandersi. Le celle elettrochimiche che offrono una maggiore densità di energia, una maggiore durata della batteria, e le capacità di ricarica più veloci sono ad alta domanda. Le aziende che possono sviluppare soluzioni elettrochimiche innovative e affidabili per l'elettronica portatile hanno l'opportunità di entrare in questo segmento di mercato in crescita.

Elettrochimica Mercato delle cellule Tendenze:

• Avanzamenti nella tecnologia della batteria agli ioni di litio: Le batterie agli ioni di litio sono la tecnologia dominante nel mercato delle cellule elettrochimiche e i progressi continui continuano a migliorare le loro prestazioni e sicurezza. Le tendenze della tecnologia della batteria agli ioni di litio includono una maggiore densità di energia, una maggiore durata del ciclo, capacità di ricarica più rapida e funzionalità di sicurezza migliorate. Questi progressi consentono lo sviluppo di soluzioni di stoccaggio di energia più efficienti e affidabili per varie applicazioni, come i veicoli elettrici, l'integrazione di energia rinnovabile e l'elettronica di consumo. Forista, il 9 luglio 2020, Panasonic Corporation, un'azienda multinazionale di elettronica, ha annunciato lo sviluppo della tecnica per visualizzare le dinamiche di litio-ione in batterie all-solid-state su scala nanometrica in tempo reale, in collaborazione con Japan Fine Ceramics Center (JFCC) e l'Istituto di Materiali e Sistemi per Sostenibilità, Nagoya University.
• Elettroliti Solid-State: Gli elettroliti a stato solido stanno guadagnando attenzione come alternativa agli elettroliti liquidi nelle cellule elettrochimiche. Questi elettroliti offrono diversi vantaggi, tra cui una maggiore sicurezza, una maggiore densità di energia e un ampio range di funzionamento della temperatura. Gli elettroliti a stato solido hanno il potenziale di affrontare le preoccupazioni di sicurezza associate agli elettroliti liquidi tradizionali, specialmente nelle applicazioni ad alta densità di energia. La continua ricerca e sviluppo in elettroliti a stato solido mirano a commercializzare questa tecnologia e superare le sfide legate alla scalabilità e ai costi.
• Rise of Multivalent Ion Batterie: Batterie ioni multivalenti, come le batterie agli ioni di magnesio e agli ioni di calcio, stanno emergendo come potenziali alternative alle batterie agli ioni di litio tradizionali. Queste batterie utilizzano ioni con più oneri positivi, che possono offrire maggiori densità di energia rispetto alle batterie agli ioni di litio. Le batterie ioni multivalenti vengono ricercate e sviluppate per superare i limiti delle batterie agli ioni di litio e consentono soluzioni di stoccaggio dell'energia più elevate e più sostenibili.
• Aumentare la messa a fuoco sul riciclaggio della batteria e l'economia circolare: La crescente consapevolezza della sostenibilità ambientale e della conservazione delle risorse ha portato ad una crescente enfasi sul riciclaggio della batteria e sulla creazione di un'economia circolare per le cellule elettrochimiche. Governi, enti normativi e operatori del settore stanno lavorando attivamente per sviluppare l'infrastruttura di riciclaggio e migliorare l'efficienza dei processi di riciclaggio della batteria. Il riciclaggio non solo aiuta a recuperare materiali preziosi da batterie spesse, ma riduce anche gli impatti ambientali associati allo smaltimento delle batterie.

Elettrochimica Mercato delle cellule Limiti:

• Densità di energia limitata: Nonostante i progressi, le cellule elettrochimiche, comprese le batterie agli ioni di litio, hanno determinati limiti in termini di densità energetica. La densità energetica si riferisce alla quantità di energia che può essere immagazzinata in un dato volume o peso. Aumentare la densità di energia è fondamentale per prolungare la durata della batteria, migliorare la gamma dei veicoli elettrici, e migliorare le capacità dell'elettronica portatile. Mentre sono stati fatti progressi, sono necessari ulteriori progressi per soddisfare le crescenti richieste di una maggiore densità di energia.
• Sfide della catena di fornitura: La catena di approvvigionamento per le celle elettrochimiche affronta le sfide legate alla disponibilità e alla sourcing delle materie prime critiche. Alcuni materiali utilizzati nelle batterie, come litio, cobalto e nichel, sono concentrati in alcuni paesi, portando a potenziali vulnerabilità della supply chain. Garantire una fornitura stabile e sostenibile di questi materiali è fondamentale per l'adozione diffusa delle cellule elettrochimiche. Inoltre, fattori geopolitici, restrizioni commerciali e fluttuazioni dei prezzi delle materie prime possono influenzare la catena di fornitura e porre sfide per i giocatori di mercato. Per affrontare queste sfide richiede una pianificazione strategica e una collaborazione tra gli stakeholder. Ridurre la dipendenza da un singolo fornitore diversificando la base del fornitore. Questo riduce al minimo il rischio di interruzioni a causa di problemi dei fornitori
• Impatto ambientale e preoccupazioni di sicurezza: Le cellule elettrochimiche, in particolare alcune chemistrie, possono avere problemi ambientali e di sicurezza. L'estrazione e lo smaltimento delle materie prime, così come i processi di produzione e riciclaggio, possono avere implicazioni ambientali se non gestite correttamente. Inoltre, alcuni chemistri della batteria hanno rischi di sicurezza intrinseci, come il potenziale per la fuga termica o il fuoco. Affrontare queste preoccupazioni e garantire misure di sicurezza adeguate sono importanti per la crescita e l'accettazione del mercato. Per affrontare questo problema L'azienda può utilizzare materiali sicuri ecocompatibili ed evitare materiali tossici durante la progettazione e la produzione di celle elettrochimiche.

Recenti sviluppi

Sviluppo chiave

• Nel mese di ottobre 2023, l'Istituto di ingegneria del potere (IEn) in Polonia ha sviluppato e commercializzato un sistema con pile di cellule elettrochimiche di ossido solido fabbricate con tecniche a basso costo, compresa la produzione additiva.

Iniziativa strategica chiave

• Nel settembre 2021, Permascand Top Holding AB, produttore indipendente di soluzioni elettrochimiche, annunciò che l'azienda aveva firmato un accordo di collaborazione con Verdagine, un produttore di apparecchiature energetiche rinnovabili, per lo sviluppo di una nuova cellula elettrochimica per produrre idrogeno verde. L'accordo di collaborazione accelererà la commercializzazione della cellula elettrochimica che è la base per il processo Verdagy Water Electrolysis (VWE).

Figura 2. Global Electrochemical Quota del mercato cellulare (%), Per tipo, 2022

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Top Aziende Elettrochimiche Mercato delle cellule

• Panasonic Corporation
• Samsung SDI Co., Ltd.
• LG Chem Ltd.
• Tesla, Inc.
• BYD Co. Ltd.
• Johnson Controls International plc
• Saft Groupe S.A.
• GS Yuasa Corporation
• Duracell Inc.
• Enersys
• A123 Sistemi LLC
• Sony Corporation
• Bloom Energy Corporation
• Toshiba Corporation
• Siemens AG

Definizione: Una cellula elettrochimica è un dispositivo che converte l'energia chimica in energia elettrica o viceversa attraverso reazioni redox. Si compone di due elettrodi (anodo e catodo) immersi in una soluzione elettrolita, che permette il flusso di ioni. Quando la cella è collegata a un circuito esterno, gli elettroni fluiscono dall'anodo al catodo, creando una corrente elettrica. Le celle elettrochimiche trovano applicazioni in batterie, celle a combustibile e processi di elettrolisi, fornendo fonti di energia portatili, stoccaggio di energia e reazioni chimiche per varie industrie e tecnologie.