先進リチウムイオン電池とビヨンド・リチウム電池の世界市場 2025-2035
The Global Market for Advanced Li-ion and Beyond Lithium Batteries 2025-2035
リチウムイオン電池市場は、電気自動車（EV）や再生可能エネルギー用途を中心に、さまざまな分野でエネルギー貯蔵ソリューションの需要が高まっていることを背景に、近年著しい成長を遂げている。世界が持続可能... もっと見る
サマリー リチウムイオン電池市場は、電気自動車（EV）や再生可能エネルギー用途を中心に、さまざまな分野でエネルギー貯蔵ソリューションの需要が高まっていることを背景に、近年著しい成長を遂げている。世界が持続可能性の向上へと移行する中、より高いエネルギー密度、高速充電、安全性の向上、寿命の延長を実現する高度な電池技術の必要性がますます高まっている。
現在のリチウムイオン電池市場は、テスラ、パナソニック、LG Chem、CATL、BYDといった老舗企業が独占しており、これらの企業は電池の性能と費用対効果の向上に大きく貢献している。しかし、この業界では、従来のリチウムイオン化学を超える革新的な技術も登場しており、エネルギー貯蔵能力のさらなる向上が期待されている。先進電池市場で最も有望な発展のひとつは、リチウム金属負極の台頭である。リチウム金属電池は、負極材料に金属リチウムを使用することで、従来のリチウムイオン電池に比べてエネルギー密度を大幅に向上させる可能性を秘めている。QuantumScape社、SolidEnergy Systems社、Sila Nanotechnologies社などの企業がこの技術の最前線にあり、デンドライト形成や安全性の懸念といったリチウム金属に関連する課題を克服するため、固体電解質や斬新な負極設計の開発に注力している。
もうひとつの研究開発分野は、リチウム硫黄（Li-S）電池である。リチウム硫黄化学は、硫黄が豊富で比較的安価であるため、低コスト化の可能性があるだけでなく、さらに高いエネルギー密度が期待できる。リチウム・ベースのシステムだけでなく、先進電池市場では、ナトリウムイオン（Naイオン）電池や亜鉛イオン電池などの代替化学の台頭も見られる。これらの技術は、特に定置式エネルギー貯蔵やグリッド・スケールのアプリケーションなど、高エネルギー密度が主要な関心事ではないアプリケーションにおいて、リチウムイオンに代わるコスト効率と潜在的な安全性を提供することができる。
先進リチウムイオン電池とその先のリチウム電池市場の将来展望は、有望であると同時に複雑でもある。リチウムイオン電池は、近い将来から中期的にその優位性を維持すると予想されるが、今後10年間は、エネルギー貯蔵市場のますます多様化し、要求が厳しくなるニーズに対応するため、電池技術の多様化が進むと思われる。この市場進化の主要な推進力の1つは、特にEVセクターにおいて、より高いエネルギー密度と高速充電機能を求め続けることである。消費者が航続距離の延長と充電時間の短縮を求める中、次世代の高性能バッテリー技術の開発競争が激化するだろう。その結果、研究開発へのさらなる投資が促進され、製造プロセスやサプライチェーンの最適化も進むだろう。地政学的な考慮もまた、先端電池市場の将来において重要な役割を果たすだろう。リチウム、コバルト、ニッケルといった重要な原材料をめぐる世界的な競争の激化は、多様で強靭なサプライチェーンの必要性を浮き彫りにしている。これは、エネルギー自給の推進や国家安全保障上の懸念と相まって、ナトリウムや亜鉛など、より豊富で地元で入手可能な資源に依存する電池技術の開発を加速させる可能性が高い。
先進リチウムイオン電池とその先のリチウム電池の世界市場2025-2035」は、急速に発展するこの分野を詳細に分析し、業界関係者、技術開発者、投資家にとって貴重な洞察を提供します。電気自動車、グリッドストレージ、民生用電子機器、定置用電池の主要アプリケーション分野に焦点を当て、最新の技術進歩、市場動向、競争環境について深く掘り下げています。
レポートの内容は以下の通りです： - 電気自動車、グリッドストレージ、民生用電子機器などの主要アプリケーション分野の予測を含む、先進リチウムイオン電池の世界市場を詳細に分析。
- リチウム金属電池、リチウム硫黄電池、ナトリウムイオン電池、固体電池など、リチウムイオン以外の新しい電池技術を包括的に網羅し、市場規模や成長予測も掲載。
- 負極（シリコン、チタン酸リチウム）、正極（高ニッケル、リチウムリッチ）、電解質技術の進歩を含む、進化する電池材料状況の検討。
- 先進バッテリーのエコシステムで活躍する360社以上の詳細なプロフィールを掲載。掲載企業は、2D Fab AB、24M Technologies, Inc.、3DOM Inc.、6K Energy、AC Biode、ACCURE、Addionics、Advano、Agora Energy Technologies、Aionics Inc.、AirMembrane Corporation、Allegro Energy Pty.Ltd.、Altairnano / Yinlong、Altris AB、Aluma Power、Altech Batteries Ltd.、Ambri, Inc.、AMO Greentech、Ampcera, Inc.、Amprius, Inc.、AMTE Power、Anaphite Limited、Anthro Energy、APB Corporation、Appear Inc.、Ateios Systems、Atlas Materials、Australian Advanced Materials、Australian Vanadium Limited、Australia VRFB ESS Company (AVESS)、Avanti Battery Company、AZUL Energy Co、Ltd.、BAK Power Battery、BASF、BattGenie Inc.、Basquevolt、Bedimensional S.p.A、Bemp Research Company、BenAn Energy Technology、BGT Materials Ltd.、Big Pawer、Biwatt Power、Black Diamond Structures, LLC、Blackstone Resources、Blue Current, Inc、Blue Solutions, Blue Spark Technologies, Inc., Bodi, Inc., Brill Power, BrightVolt, Inc., Broadbit Batteries Oy, BTR New Energy Materials, Inc、Ltd.、CENS Materials、Contemporary Amperex Technology Co Ltd.（CATL）、CellCube、CellsX、CENS Materials Ltd.、Central Glass Co., Ltd.、CERQ、Ceylon Graphene Technologies (Pvt) Ltd.、Cham Battery Technology、Chasm Advanced Materials, Inc.、Chemix、Chengdu Baisige Technology Co、China Sodium-ion Times, Citrine Informatics, Clarios, Clim8, CMBlu Energy AG, Connexx Systems Corp, Customcells, Cymbet, Dalian Rongke Power, DFD, Doctors (Tianjin) Energy Technology, Dotz Nano, Dreamweaver International, Eatron Technologies, Ecellix, Echion Technologies、EcoPro BM, ElecJet, Elestor, EcoPro BM, Elegus Technologies, Elisa IndustrIQ, E-Magy, Energy Storage Industries, Enerpoly AB, Enfucell Oy, Enevate, EnPower Greentech, Enovix, Ensurge Micropower ASA, E-Zinc, Eos Energy, Enzinc, Eonix Energy, ESS Tech, EthonAI, EVE Energy Co.,Ltd.、Exencell New Energy、Factorial Energy、Faradion Limited、Farasis Energy、FDK Corporation、Feon Energy, Inc、FinDream、FlexEnergy LLC、Flow Aluminum, Inc.、Flux XII、Forge Nano, Inc.、Forsee Power、Fraunhofer Institute for Electronic Nano Systems (ENAS)、Front Edge Technology、Fuelium、Fuji Pigment Co.Ltd.、Fujian Super Power New Energy、Fujitsu Laboratories Ltd.、Ganfeng Lithium、Gelion Technologies Pty Ltd.、Geyser Batteries Oy, GDI, General Motors (GM), Global Graphene Group, Gnanomat S.L., Gotion High Tech, GQenergy srl, Grafentek, Grafoid, Graphene Batteries AS, Graphene Manufacturing Group Pty Ltd, Great Power Energy, Green Energy Storage S.r.l. (GES), GRST, Guoke Tanmei New Materials, GUS Technology, Shenzhen Grepow Battery Co.(Grepow）、Group14 Technologies, Inc.、Corporation Guangzhou Automobile New Energy（GAC）、H2 Inc.、Hansol Chemical、HE3DA Ltd.、Hexalayer LLC、High Performance Battery Holding AG、HiNa Battery Technologies Limited、廣瀬製紙株式会社、日立造船株式会社、Horizontal Na Energy、HPQ Nano Silicon Powders Inc.、Hua Na New Materials、Hybrid Kinetic Group、HydraRedox Iberia S.L.など。
- フレキシブル電池、透明電池、分解性電池などの革新的な電池設計とその応用の可能性を探る。
- 様々なリサイクル技術の長所と短所を含め、バッテリーリサイクル業界を詳細に分析。
- 材料の発見から製造の最適化まで、電池の技術革新を加速する人工知能と機械学習の役割について洞察する。
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目次 1 調査方法 41 1.1 報告書の範囲 41
1.2 調査方法 41
2 イントロダクション 42
2.1 先進リチウムイオン電池の世界市場 42
2.1.1 電気自動車 43
2.1.1.1 市場概要 43
2.1.1.2 バッテリー式電気自動車 44
2.1.1.3 電気バス、バン、トラック 45
2.1.1.3.1 電気式中型・大型トラック 45
2.1.1.3.2 電気式小型商用車（LCV） 46
2.1.1.3.3 電気バス 46
2.1.1.3.4 マイクロEV 47
2.1.1.4 電気オフロード 48
2.1.1.4.1 建設車両 48
2.1.1.4.2 電気鉄道 50
2.1.1.4.3 電気ボート 50
2.1.1.5 市場の需要と予測 52
2.1.2 グリッド・ストレージ 55
2.1.2.1 市場概要 55
2.1.2.2 技術 56
2.1.2.3 市場需要と予測 57
2.1.3 民生用電子機器 58
2.1.3.1 市場概要 58
2.1.3.2 技術 58
2.1.3.3 市場需要と予測 59
2.1.4 定置用電池 60
2.1.4.1 市場概要 60
2.1.4.2 技術 61
2.1.4.3 市場需要と予測 62
2.1.5 市場予測 62
2.2 市場促進要因 64
2.3 電池市場のメガトレンド 66
2.4 電池用先端材料 69
2.5 リチウム以外の電池開発の動機 69
2.6 電池化学 70
リチウムイオンバッテリー3個 71
3.1 リチウム電池の種類 74
3.2 負極材料 77
3.2.1 黒鉛 78
3.2.2 チタン酸リチウム 78
3.2.3 リチウム金属 79
3.2.4 シリコン負極 79
3.3 SWOT分析 79
3.4 リチウムイオン電池市場の動向 80
3.5 シリコン負極 81
3.5.1 利点 82
3.5.2 シリコン負極の性能 83
3.5.3 リチウムイオン電池の開発 85
3.5.3.1 シリコンの製造 86
3.5.3.2 商業生産 87
3.5.3.3 コスト 89
3.5.3.4 バリューチェーン 89
3.5.3.5 市場と用途 90
3.5.3.5.1 EV 91
3.5.3.5.2 家電製品 92
3.5.3.5.3 エネルギー貯蔵 93
3.5.3.5.4 ポータブル電動工具 93
3.5.3.5.5 非常用バックアップ電源 94
3.5.3.6 将来の展望 94
3.5.4 消費量 95
3.5.4.1 負極材料タイプ別 95
3.5.4.2 最終用途市場別 96
3.5.5 合金負極材 97
3.5.6 ケイ素-炭素複合材料 97
3.5.7 シリコン酸化物およびコーティング 98
3.5.8 リチウムイオンにおけるカーボンナノチューブ 98
3.5.9 リチウムイオン用グラフェン・コーティング 98
3.5.10 価格 99
3.5.11 企業 99
3.6 リチウムイオン電解質 100
3.7 正極 101
3.7.1 材料 101
3.7.1.1 高ニッケル・超高ニッケル正極材料 102
3.7.1.2 種類 102
3.7.1.3 利点 103
3.7.1.4 安定性 103
3.7.1.5 単結晶正極 104
3.7.1.6 商業活動 105
3.7.1.7 製造 106
3.7.1.8 高マンガン含有量 106
3.7.1.9 Li-Mnリッチカソード 106
3.7.1.10 LMR-NMC 107
3.7.1.11 リチウムコバルト酸化物（LiCoO2） ?LCO 107
3.7.1.12 リン酸鉄リチウム(LiFePO4) ?LFP 108
3.7.1.13 マンガン酸リチウム(LiMn2O4) ?LMO 109
3.7.1.14 酸化ニッケルマンガンコバルトリチウム(LiNiMnCoO2) ?NMC 110
3.7.1.15 酸化リチウムニッケルコバルトアルミニウム (LiNiCoAlO2) ?NCA 111
3.7.1.16 リン酸マンガンリチウム（LiMnP） 112
3.7.1.17 リン酸マンガン鉄リチウム(LiMnFePO4 or LMFP) 112
3.7.1.18 ニッケルマンガン酸リチウム（LNMO） 113
3.7.1.19 ゼロコバルトNMx 114
3.7.2 代替カソード製造 114
3.7.2.1 生産／合成 114
3.7.2.2 商業開発 115
3.7.2.3 正極のリサイクル 117
3.7.3 主要リチウムイオン正極材料の比較 118
3.7.4 新たな正極材料合成法 119
3.7.5 正極コーティング 119
3.8 バインダーと導電性添加剤 120
3.8.1 材料 120
3.9 分離剤 120
3.9.1 材料 120
3.10 白金族金属 121
3.11 リチウムイオン電池市場のプレーヤー 121
3.12 リチウムイオンのリサイクル 122
3.12.1 リサイクル技術の比較 124
3.12.2 ハイドロ冶金 125
3.12.2.1 方法概要 125
3.12.2.1.1 溶媒抽出 126
3.12.2.2 SWOT分析 127
3.12.3 乾式製錬 128
3.12.3.1 方法概要 128
3.12.3.2 SWOT 分析 129
3.12.4 直接リサイクル 129
3.12.4.1 手法の概要 129
3.12.4.1.1 電解質の分離 131
3.12.4.1.2 正極材料と負極材料の分離 131
3.12.4.1.3 バインダーの除去 131
3.12.4.1.4 レリチエーション 132
3.12.4.1.5 正極の回収と若返り 132
3.12.4.1.6 ハイドロ冶金-ダイレクトハイブリッドリサイクル 133
3.12.4.2 SWOT分析 133
3.12.5 その他の方法 134
3.12.5.1 メカノケミカル前処理 134
3.12.5.2 電気化学的方法 134
3.12.5.3 イオン液体 135
3.12.6 特定成分のリサイクル 135
3.12.6.1 陽極（グラファイト） 135
3.12.6.2 正極 135
3.12.6.3 電解液 136
3.12.7 リチウムイオン電池のリサイクル 136
3.12.7.1 従来プロセスと新興プロセス 136
3.13 世界の売上高 137
リチウム金属電池4本 139
4.1 技術の説明 139
4.2 リチウム金属アノード 140
4.3 課題 141
4.4 エネルギー密度 141
4.5 無負極セル 142
4.6 リチウム金属電池と固体電池 142
4.7 用途 143
4.8 SWOT分析 144
4.9 製品開発企業 145
5 リチウム硫黄電池 146
5.1 技術の説明 146
5.1.1 利点 146
5.1.2 課題 147
5.1.3 商業化 147
5.2 SWOT分析 148
5.3 世界的な収益 149
5.4 製品開発企業 151
6 酸化チタン酸リチウムとニオブ酸リチウム電池 152
6.1 技術の説明 152
6.1.1 チタン酸リチウム酸化物 152
6.1.2 酸化ニオブチタン（NTO） 152
6.1.2.1 酸化ニオブタングステン 153
6.1.2.2 酸化バナジウム陽極 154
6.2 世界の売上高 154
6.3 製品開発企業 155
7 ナトリウムイオン（Naイオン）電池 157
7.1 技術の説明 157
7.1.1 正極材料 157
7.1.1.1 層状遷移金属酸化物 157
7.1.1.1.1 種類 157
7.1.1.1.2 サイクル性能 158
7.1.1.1.3 利点と欠点 159
7.1.1.1.4 LO SIBの市場展望 159
7.1.1.2 ポリアニオン性材料 159
7.1.1.2.1 利点と欠点 160
7.1.1.2.2 タイプ 160
7.1.1.2.3 Poly SIBの市場展望 161
7.1.1.3 プルシャンブルー類似体（PBA） 161
7.1.1.3.1 種類 162
7.1.1.3.2 利点と欠点 162
7.1.1.3.3 PBA-SIBの市場展望 163
7.1.2 負極材料 163
7.1.2.1 ハードカーボン 164
7.1.2.2 カーボンブラック 165
7.1.2.3 黒鉛 166
7.1.2.4 カーボンナノチューブ 169
7.1.2.5 グラフェン 170
7.1.2.6 合金材料 171
7.1.2.7 チタン酸ナトリウム 172
7.1.2.8 金属ナトリウム 172
7.1.3 電解質 172
7.2 他の電池タイプとの比較分析 173
7.3 リチウムイオンとのコスト比較 174
7.4 ナトリウムイオン電池セルの材料 174
7.5 SWOT分析 177
7.6 世界の売上高 178
7.7 製品開発メーカー 179
7.7.1 電池メーカー 179
7.7.2 大企業 180
7.7.3 自動車関連企業 180
7.7.4 化学・素材企業 180
8 ナトリウム-硫黄電池 181
8.1 技術の説明 181
8.2 アプリケーション 182
8.3 SWOT分析 183
9 アルミニウム・イオン・バッテリー 185
9.1 技術の説明 185
9.2 SWOT分析 186
9.3 商業化 187
9.4 世界的な収益 188
9.5 製品開発者 188
10 全固体電池（ASSB） 190
10.1 技術の説明 190
10.1.1 固体電解質 192
10.2 特徴と利点 193
10.3 技術仕様 194
10.4 種類 196
10.5 マイクロ電池 198
10.5.1 はじめに 198
10.5.2 材料
10.5.3 用途
10.5.4 3Dデザイン 200
10.5.4.1 3Dプリント電池 200
10.6 バルク型固体電池 200
10.7 SWOT分析 201
10.8 限界 202
10.9 世界的な収益 203
10.10 製品開発企業 205
11 フレキシブル・バッテリー 207
11.1 技術の説明 207
11.2 技術仕様 208
11.2.1 柔軟性へのアプローチ 208
11.3 フレキシブル・エレクトロニクス 212
11.4 フレキシブル材料 213
11.5 フレキシブルでウェアラブルな金属硫黄電池 214
11.6 フレキシブルでウェアラブルな金属空気電池 215
11.7 フレキシブル・リチウムイオン電池 215
11.7.1 フレキシブル／ストレッチャブルLIBの種類 218
11.7.1.1 フレキシブル平面型リチウムイオン電池 218
11.7.1.2 フレキシブルファイバーLiB 219
11.7.1.3 フレキシブル・マイクロLiB 219
11.7.1.4 伸縮性リチウムイオン電池 221
11.7.1.5 折り紙・切り紙リチウムイオン電池 222
11.8 フレキシブルLi/S電池 223
11.8.1 構成要素 224
11.8.2 カーボンナノ材料 224
11.9 フレキシブルな二酸化リチウムマンガン（Li?MnO2）電池 225
11.10 亜鉛系フレキシブル電池 225
11.10.1 構成要素 226
11.10.1.1 負極 226
11.10.1.2 正極 226
11.10.2 課題 226
11.10.3 酸化亜鉛-マンガン系フレキシブル電池 227
11.10.4 フレキシブル銀-亜鉛(Ag?Zn)電池 228
11.10.5 空気亜鉛電池 229
11.10.6 柔軟性亜鉛-バナジウム電池 230
11.11 繊維状電池 230
11.11.1 カーボンナノチューブ 230
11.11.2 種類 231
11.11.3 用途 232
11.11.4 課題 232
11.12 エネルギーハーベスティングとウェアラブル蓄電デバイスの組み合わせ 232
11.13 SWOT分析 235
11.14 世界の収益 236
11.15 製品開発者 237 透明バッテリー12本 240 12.1 技術の説明 240
12.2 コンポーネント 241
12.3 SWOT分析 242
12.4 市場の見通し 243
13 分解可能バッテリー 244
13.1 技術の説明 244
13.2 コンポーネント 245
13.3 SWOT分析 246
13.4 市場の見通し 247
13.5 製品開発者 247
14 プリント・バッテリー 248
14.1 技術仕様 248
14.2 コンポーネント 249
14.3 デザイン 250
14.4 主な特徴 251
14.5 印刷可能な集電体 251
14.6 印刷可能電極 252
14.7 材料
14.8 用途 253
14.9 印刷技術 253
14.10 リチウムイオン（LIB）印刷電池 255
14.11 亜鉛系印刷電池 256
14.12 3Dプリンティング電池 259
14.12.1 電池製造のための3Dプリンティング技術 260
14.12.2 3Dプリント電池の材料 261
14.12.2.1 電極材料 261
14.12.2.2 電解質材料 262
14.13 SWOT分析 262
14.14 世界の収益 263
14.15 製品開発企業 265
15 レドックスフロー電池 267
15.1 技術の説明 267
15.2 種類 269
15.2.1 バナジウム・レドックス・フロー電池（VRFB） 270
15.2.1.1 技術の説明 270
15.2.1.2 SWOT分析 272
15.2.1.3 市場プレイヤー 273
15.2.2 亜鉛-臭素系フロー電池（ZnBr） 274
15.2.2.1 技術の説明 274
15.2.2.2 SWOT分析 276
15.2.2.3 市場プレイヤー 277
15.2.3 ポリサルファイド臭素系フロー電池（PSB） 278
15.2.3.1 技術の説明 278
15.2.3.2 SWOT分析 279
15.2.4 鉄-クロムフロー電池（ICB） 280
15.2.4.1 技術概要 280
15.2.4.2 SWOT分析 281
15.2.4.3 市場プレーヤー 282
15.2.5 全鉄フロー電池 282
15.2.5.1 技術の説明 282
15.2.5.2 SWOT分析 284
15.2.5.3 市場プレイヤー 285
15.2.6 亜鉛-鉄（Zn-Fe）フロー電池 285
15.2.6.1 技術の説明 285
15.2.6.2 SWOT分析 286
15.2.6.3 市場プレーヤー 287
15.2.7 水素-臭素（H-Br）フロー電池 288
15.2.7.1 技術の説明 288
15.2.7.2 SWOT分析 290
15.2.7.3 市場プレーヤー 291
15.2.8 水素マンガン（H-Mn）フロー電池 291
15.2.8.1 技術の説明 291
15.2.8.2 SWOT分析 292
15.2.8.3 市場プレイヤー 293
15.2.9 有機フロー電池 293
15.2.9.1 技術の説明 293
15.2.9.2 SWOT分析 296
15.2.9.3 市場プレイヤー 297
15.2.10 新興フロー電池 297
15.2.10.1 半固体レドックスフロー電池 297
15.2.10.2 太陽電池型レドックスフロー電池 297
15.2.10.3 空気呼吸型硫黄フロー電池 298
15.2.10.4 金属CO2 二次電池 298
15.2.11 ハイブリッドフロー電池 299
15.2.11.1 亜鉛-セリウムハイブリッド二次電池 299
15.2.11.1.1 技術概要 299
15.2.11.2 ポリヨウ化亜鉛フロー電池 300
15.2.11.2.1 技術概要 300
15.2.11.3 亜鉛-ニッケルハイブリッドフロー電池 301
15.2.11.3.1 技術概要 301
15.2.11.4 亜鉛-臭素ハイブリッドフロー電池 302
15.2.11.4.1 技術解説 302
15.2.11.5 バナジウムポリハライドフロー電池 303
15.2.11.5.1 技術の説明 303
15.3 レドックスフロー電池の市場 304
15.4 世界の売上高 307
16 Zn系バッテリー 309
16.1 技術説明 309
16.1.1 空気亜鉛電池 309
16.1.2 亜鉛イオン電池 310
16.1.3 臭化亜鉛 311
16.2 市場展望 311
16.3 製品開発者 312
17 AIバッテリー技術 313
17.1 概要 313
17.2 アプリケーション 313
17.2.1 機械学習 314
17.2.1.1 概要 314
17.2.2 材料情報学 315
17.2.2.1 概要
17.2.2.2 企業 317
17.2.3 細胞検査 319
17.2.3.1 概要 319
17.2.3.2 企業 320
17.2.4 細胞の組み立てと製造 322
17.2.4.1 概要 322
17.2.4.2 企業 324
17.2.5 電池分析 325
17.2.5.1 概要 325
17.2.5.2 企業 327
17.2.6 セカンドライフ評価 328
17.2.6.1 概要 328
17.2.6.2 企業 329
18 プリンテッド・スーパーキャパシタ 330
18.1 概要 330
18.2 印刷方法 330
18.3 電極材料 331
18.4 電解質 332
19 COMPANY PROFILES 337（363社のプロファイル）
20 参考文献 611
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図表リスト テーブル一覧表1.電気バスに使用されるバッテリーの化学組成。47
表2.マイクロEVのタイプ 47
表3.車両タイプ別のバッテリーサイズ49
表4.電気ボートのバッテリーの競合技術。51
表 5.電気バス、トラック、バンのバッテリー予測（GWh）、2018～2035年。53
表 6.グリッド・ストレージにおけるバッテリーの競合技術。56
表7.民生用電子機器における電池の競合技術 58
表8.グリッド蓄電におけるナトリウムイオン電池の競合技術。61
表 9.先進リチウムイオン電池とその先のリチウムイオン電池の対応可能な総市場（GWh）。62
表 10.BEV車用正極の予測（GWh）。62
表 11.EV カソード予測（GWh）（バス、トラック、バンを含む）。62
表 12.BEV 負極の予測（GWh）。63
表 13.EV 負極の予測（GWh）（バス、トラック、バンを含む）。63
表 14.コンシューマ機器用負極の予測63
表15.先進負極の予測（GWh） 64
表16.電池における先端材料と技術の使用に関する市場促進要因64
表17.電池市場のメガトレンド66
表18.電池用先端材料。69
表19.市販のリチウムイオン電池セルの構成71
表 20.リチウムイオン（Li-ion）電池のサプライチェーン。74
表21.リチウム電池の種類75
表22.リチウムイオン電池負極材料の比較。77
表23.リチウムイオン電池市場の動向。80
表24.Si負極の性能概要83
表25.ナノシリコンアノードの製造方法。86
表26.生産能力。87
表27.戦略的パートナーシップと契約。88
表 28.シリコンアノードの市場と用途。91
表 29.負極材の種類別消費量（トン）。95
表30.最終用途市場別負極材消費量（トン）96
表31.負極材価格（現在および予測9USD/kg）。99
表32.シリコン負極会社99
表33.リチウムイオン電池正極材料101
表34.リチウムイオン電池正極の開発を形作る主要技術動向。102
表35.高ニッケルおよび超高ニッケルNMCの利点。103
表36.高ニッケル製品表105
表37.リチウムイオン電池の正極材料としてのコバルト酸リチウム）の特性。108
表38.リチウムイオン電池正極材料としてのリン酸鉄リチウム（LiFePO4またはLFP）の特性109
表39.リチウムマンガン酸化物正極材料の特性。110
表40.リチウムニッケルマンガンコバルト酸化物（NMC）の特性。111
表41.リチウムニッケルコバルトアルミニウム酸化物の特性 111
表42.代替正極製造ルート114
表43.代替正極合成ルート115
表44.代替正極製造会社116
表45.リサイクル正極材施設と生産能力。118
表46.主要リチウムイオン正極材料の比較表 118
表47.リチウムイオン電池のバインダーと導電性添加剤材料。120
表48.リチウムイオン電池セパレーター材料121
表49.リチウムイオン電池の市場プレーヤー121
表50.典型的なリチウムイオン電池のリサイクル工程の流れ。123
表51.リチウムイオン電池にリサイクルできる主な原料の流れ123
表 52.リチウムイオン電池のリサイクル方法の比較124
表 53.リチウムイオン電池を超えるリサイクルのための従来プロセスと新興プロセスの比較。137
表 54.リチウムイオン電池の世界売上高、2018～2035年、市場別（億米ドル）。137
表 55.リチウム金属電池の用途。143
表56.リチウム金属電池の開発メーカー 145
表57.リチウム硫黄電池の理論エネルギー密度と他の一般的な電池タイプとの比較。147
表58.リチウム硫黄の世界収益（2018～2035年、市場別）（億米ドル149
表 59.リチウム硫黄電池の製品開発企業。151
表60.チタン酸リチウム電池とニオブ酸リチウム電池の世界売上高（2018～2035年、市場別）（億米ドル）。154
表61.チタン酸リチウム電池とニオブ酸リチウム電池の製品開発企業155
表62.正極材料の比較157
表63.ナトリウムイオン電池用層状遷移金属酸化物正極材料158
表64.一般的な層状遷移金属酸化物正極材料の一般的なサイクル性能特性158
表65.ナトリウムイオン電池正極用ポリアニオン系材料159
表66.各種ポリアニオン系材料の比較分析160
表67.ナトリウムイオン電池の正極または負極として使用される一般的なプルシアンブルーアナログ材料の種類。162
表68.ナトリウムイオン電池負極材料の比較163
表69.ナトリウムイオン電池負極用ハードカーボン製造業者164
表70.ナトリウムイオン電池負極の炭素材料の比較165
表71.天然黒鉛と合成黒鉛の比較。167
表72.グラフェンの特性、競合材料の特性、用途。170
表73.炭素系アノードの比較171
表74.ナトリウムイオン電池に使用される合金材料172
表75.ナトリウムイオン電解質の配合173
表76.他の電池タイプとの長所と短所173
表77.リチウムイオン電池とのコスト比較174
表78.ナトリウムイオン電池セルの主要材料175
表79.ナトリウムイオン電池の世界売上高、2018～2035年、市場別（10億米ドル）。178
表80.アルミニウムイオン電池の製品開発者188
表81.固体電解質の種類192
表82.固体電池の市場区分と現状。192
表83.固体電解質材料の比較193
表84.固体電池の主要部品の製造と組立の典型的なプロセスチェーン193
表 85.液体電池と固体電池の比較198
表86.固体薄膜電池の限界202
表87.全固体電池の世界売上高、2018～2035年、市場別（億米ドル）。203
表88.固体薄膜電池の市場プレイヤー205
表89.フレキシブル電池の用途と技術要件208
表90．フレキシブル電池と従来のリチウムイオン電池の比較 209
表91．フレキシブル電池部品の材料選択210
表92．フレキシブルリチウムイオン電池のプロトタイプ216
表93.薄膜電池とバルク固体電池の比較218
表94.ファイバー型リチウムイオン電池の概要220
表95.ファイバー型電池の種類231
表96.フレキシブル電池の世界売上高、2018～2035年、市場別（億米ドル）。236
表97.フレキシブル電池の製品開発者237
表98.透明電池の構成要素241
表99.分解性電池の成分245
表100.分解性電池の製品開発者247
表101.さまざまなタイプのプリント電池の主成分と特性249
表 102.プリント電池の用途と物理的・電気化学的要件253
表103.2Dと3Dの印刷技術254
表104.プリント電池に応用される印刷技術。255
表105.リチウムイオン印刷電池の主成分と対応する電気化学的値255
表106.Zn?MnO2およびその他の電池タイプに基づく印刷電池の印刷技術、主成分および対応する電気化学的値。257
表 107.電池製造のための主な3Dプリンティング技術260
表108.3Dプリンティング電池の電極材料261
表109.プリンテッドバッテリーの世界売上高、2018～2035年、市場別（億米ドル）263
表110.プリンテッド・バッテリーの製品開発者265
表111.レドックスフロー電池の利点と欠点268
表112.異なる電池タイプの比較269
表113.主なフロー電池の種類のまとめ269
表114.バナジウム・レドックス・フロー電池（VRFB）-主な特徴、利点、限界、性能、構成部品、用途271
表115.バナジウムレドックスフロー電池（VRFB）の市場プレーヤー273
表116.臭化亜鉛(ZnBr)フロー電池-主な特徴、利点、限界、性能、構成部品、用途。275
表117.亜鉛-臭素フロー電池（ZnBr）の市場プレーヤー277
表118.多硫化臭素フロー電池（PSB）-主な特徴、利点、限界、性能、構成部品、用途。278
表 119.鉄-クロム（ICB）フロー電池-主な特徴、利点、限界、性能、構成部品および用途 278 表 119.280
表120.鉄-クロム（ICB）フロー電池の市場プレーヤー282
表121.全鉄フロー電池-主な特徴、利点、限界、性能、部品、用途283
表122.全鉄フロー電池の市場プレーヤー285
表123.亜鉛-鉄（Zn-Fe）フロー電池-主な特徴、利点、限界、性能、構成部品、用途286
表124.亜鉛-鉄（Zn-Fe）フロー電池の市場プレーヤー287
表125.水素-臭素(H-Br)フロー電池-主な特徴、利点、限界、性能、構成部品、用途。289
表126.水素-臭素（H-Br）フロー電池の市場プレーヤー291
表127.水素マンガン（H-Mn）フロー電池-主な特徴、利点、限界、性能、部品、用途291
表128.水素マンガン（H-Mn）フロー電池の市場プレーヤー293
表129.有機レドックスフロー電池（ORFB）の材料。293
表 130.ORFBの主要活性種 294
表131.有機フロー電池-主な特徴、利点、限界、性能、構成要素、用途294
表132.有機レドックスフロー電池（ORFB）の市場プレーヤー297
表133.亜鉛-セリウム・ハイブリッド・フロー電池-主な特徴、利点、限界、性能、構成部品、応用。299
表 134.亜鉛-ポリヨウ化物ハイブリッド・フロー電池-主な特徴、利点、限界、性能、構成部品および用途300
表 135.亜鉛-ニッケルハイブリッド・フロー電池：主な特長、利点、限界、性能、構成部品および用途301
表 136.亜鉛-臭素ハイブリッド・フロー電池-主な特徴、利点、限界、性能、構成部品および用途302
表 137.バナジウム-ポリハロゲン・ハイブリッド・フロー電池-主な特長、利点、限界、性能、構成部品および用途303
表 138.レドックスフロー電池のバリューチェーン304
表139.レドックスフロー電池の世界売上高、2018～2035年、タイプ別（百万米ドル）。307
表 140.ZN系電池の製品開発企業312
表 141.電池技術における人工知能（AI）の応用。313
表142.機械学習のアプローチ。314
表143.ニューラルネットワークの種類315
表144.電池材料情報学の企業318
表145.細胞モデリングのためのデータ形式。319
表 146.さまざまな検査モードに対するアルゴリズムアプローチ。320
表 147.電池のセル試験におけるAI企業。321
表148.製造とセル組立におけるアルゴリズムアプローチ：322
表149.電池の製造におけるアルゴリズムAIによるバッテリー製造のプレーヤー325
表 150.電池診断・管理用AIの企業328
表151.アルゴリズムのアプローチとデータの入出力。329
表 152.二次電池評価用AIの企業 329
表153.スーパーキャパシタの印刷方法330
表154.印刷スーパーキャパシタの電極材料。331
表155.プリンテッド・スーパーキャパシタ用電解質333
表156.プリンテッド・スーパーキャパシタの主な特性と構成要素。333
表157.3DOMセパレーター。340
表158.CATLナトリウムイオン電池の特性。385
表159.CHAMナトリウムイオン電池の特性391
表160.Chasm SWCNT製品。391
表161.ファラディオンナトリウムイオン電池の特性。423
表162.HiNa Battery ナトリウムイオン電池の特性。454
表163.J. Flex電池の電池性能試験仕様475
表 164.LiNa Energyバッテリーの特性。493
表165.ナトリュウムエナジー電池特性512 図表一覧図1.バッテリー電気自動車とプラグインハイブリッド電気自動車の年間販売台数。43
図2.電気自動車のリチウムイオン需要予測（GWh）、2018～2035年。52
図3.EV用リチウムイオン電池市場（億米ドル）、2018～2035年。53
図4.電気バス、トラック、バンのバッテリー予測（GWh）、2018～2035年。54
図5.マイクロ EV リチウムイオン需要予測（GWh）。55
図6.リチウムイオン電池グリッドストレージ需要予測（GWh）、2018年～2035年。57
図7.ナトリウムイオン系統用蓄電装置。58
図8.Salt-E Dog モバイルバッテリー。60
図9.I.Power Nest - 住宅用蓄電システム・ソリューション。61
図10.2030年までのバッテリーのコスト68
図11.リチウム電池の設計。72
図12.リチウムイオン電池の機能。72
図13.リチウムイオン電池のセルパック。73
図14.リチウムイオン電気自動車（EV）用バッテリー。76
図15.SWOT分析：リチウムイオン電池。80
図16.シリコン負極のバリューチェーン82
図17.市場開発のタイムライン。88
図18.シリコン負極の商業化スケジュール。89
図19.シリコン負極のバリューチェーン90
図20.負極材の種類別消費量（トン）。95
図21.エンドユーザー市場別負極材消費量（トン）96
図22.超高ニッケル正極の商業化スケジュール。106
図23.リチウムコバルト構造。108
図24.リチウムマンガン構造。110
図25.リチウムイオン電池活物質を回収するための代表的な直接法、乾式冶金法、湿式冶金法によるリサイクル方法。122
図26.リチウムイオン電池（LIB）のリサイクル工程のフローチャート。125
図 27.湿式冶金リサイクル・フローシート。126
図28.湿式冶金リチウムイオン電池リサイクルのSWOT分析。127
図29.ユミコアのリサイクルフロー図。128
図30.高温冶金リチウムイオン電池リサイクルのSWOT分析。129
図31.直接リサイクルプロセスの概略図。130
図32.リチウムイオン電池の直接リサイクルのためのSWOT分析。134
図 33.リチウムイオン電池の世界売上高、2018～2035年、市場別（億米ドル）。138
図 34.リチウム金属電池の模式図。139
図35.SWOT分析：リチウム金属電池。145
図36.リチウム硫黄電池の模式図。146
図37.SWOT分析：リチウム?149
図 38.リチウム硫黄の世界売上高、2018～2035年、市場別（億米ドル）。150
図39.チタン酸リチウムおよびニオブ酸リチウム電池の世界売上高、2018～2035年、市場別(億米ドル)155
図40.プルシアンブルー類似体（PBA）の模式図。161
図41.球状天然黒鉛（NG；数段階の加工後）と合成黒鉛（SG）のSEM顕微鏡写真の比較。166
図42.黒鉛の生産、加工および応用の概要。168
図43.多層カーボンナノチューブ（MWCNT）の模式図。169
図44.Naイオン電池の模式図。176
図45.SWOT分析：ナトリウムイオン電池。178
図 46.ナトリウムイオン電池の世界売上高、2018～2035年、市場別（億米ドル）。179
図47.Na?S電池の概略図。181
図48.SWOT分析：ナトリウム-硫黄電池。184
図 49.サトゥルノース電池の化学185
図50.SWOT分析：アルミニウムイオン電池。187
図51.アルミイオン電池の世界売上高（2018～2035年、市場別）（億米ドル）。188
図52.全固体リチウム電池の模式図。191
図53.ウルトラライフ薄膜電池。191
図54.薄膜電池の応用例195
図55.さまざまな正極および負極材料の容量と電圧窓。196
図56.従来のリチウムイオン電池（左）、固体電池（右）。197
図 57.バルク型と薄膜型SSBの比較。201
図58.SWOT分析：全固体電池。202
図59.全固体電池の世界売上高、2018～2035年、市場別（億米ドル）。205
図60.多様な電池とフレキシブル電池で駆動される一般的に使用される電子機器のラゴンプロット。208
図 61.フレキシブルで伸縮可能な電気化学エネルギー貯蔵のための様々なアーキテクチャ。211
図62.フレキシブル・バッテリーの種類212
図63.市販されているフレキシブル電池213
図64.フレキシブルリチウムイオン電池の材料と設計構造。216
図65.様々な構造を持つフレキシブル/ストレッチャブルLIB。218
図 66 a?c) 同軸型(a)、ツイスト型(b)、伸縮型(c)の LIB の模式図。221
図 67. a) MWCNT/LMO 複合繊維と MWCNT/LTO 複合繊維に基づく超伸縮性 LIB の製造の概略図 b,c) 伸縮条件下における伸縮性繊維状電池の写真（b）と概略図（c） d) バネのような伸縮性 LIB の概略図 e) 異なるひずみにおける繊維の SEM イメージ f) ひずみによる比静電容量の変化 d?f) 222
図 68.折り紙の使い捨て電池。223
図 69.ブライトボルト社が製造した Zn?MnO2 電池。225
図70.アルカリZn系電池と亜鉛イオン電池の蓄電メカニズム。227
図71.Blue Sparkが製造したZn?MnO2電池。228
図72.Imprint Energyが製造するAg?Zn電池。229
図73.ウェアラブル自己発電装置。234
図74.SWOT分析：フレキシブル電池。236
図75.フレキシブル電池の世界売上高、2018～2035年、市場別(億米ドル)237
図76.透明電池。240
図77.SWOT分析：透明電池。243
図78.分解性電池244
図79.SWOT分析：分解性電池。247
図80.印刷紙電池の様々な用途。248
図81.電池の主要部品の概略図249
図82.電池の陽極と陰極が積層されたサンドイッチ・セル構造の印刷電池の概略図。250
図83.従来型電池（I）、3Dマイクロ電池（II）、3Dプリント電池（III）の製造工程。259
図84.SWOT分析：印刷電池。263
図85.プリンテッド・バッテリーの世界売上高（2018～2035年、市場別）（億米ドル264
図86.レドックスフロー電池のスキーム268
図87.バナジウム・レドックス・フロー電池の概略図。271
図88.SWOT分析：バナジウム・レドックス・フロー電池（VRFB） 273
図 89.臭素系亜鉛フロー電池エネルギー貯蔵システムの概略図275
図 90.SWOT分析：亜鉛-臭素フロー電池（ZnBr）。277
図91.SWOT分析：鉄-クロム（ICB）フロー電池。280
図 92.SWOT分析：鉄-クロム（ICB）フロー電池。282
図93.全鉄レドックス・フロー電池の概略図。283
図94.SWOT分析：全鉄フロー電池。285
図95.SWOT分析：亜鉛-鉄（Zn-Fe）フロー電池。287
図96.水素-臭素フロー電池の概略図289
図97.SWOT分析：水素-臭素（H-Br）フロー電池。290
図 98.SWOT分析：水素マンガン（H-Mn）フロー電池293
図 99：有機レドックス・フロー電池(ORFBs)電池.296
図 100.亜鉛-ポリヨウ化物レドックスフロー電池（ZIB）の概略図。300
図 101.レドックスフロー電池の応用ロードマップ307
図 102.レドックスフロー電池の世界売上高、2018～2035年、タイプ別（百万米ドル）。308
図103.スーパーキャパシタの主な印刷方法330
図104.24Mバッテリー。338
図105.3DOMバッテリー340
図106.ACバイオードのプロトタイプ。342
図 107.液体金属電池の動作概略図。352
図108.アンペセラのオールセラミック高密度固体電解質セパレーターシート（厚さ25um、サイズ50mm×100mm、柔軟で欠陥なし、室温イオン伝導度～1mA/cm）。354
図109.アンプリウス電池製品。355
図110.全ポリマー電池の概略図。358
図111.オールポリマー電池モジュール359
図112.樹脂集電体。359
図113.Ateios薄膜プリント電池。361
図114.Avanti Battery社のアルミニウム-硫黄電池の構造。364
図115.コンテナ化されたNAS®電池。366
図116.3Dプリントされたリチウムイオン電池。372
図117.ブルー・ソリューション・モジュール。374
図118.TempTraqウェアラブルパッチ。375
図119.CoMoCAT プロセスによる SWNTs 生成のスケールアップが可能な流動床反応器の概略図。392
図120.Carhartt X-1 Smart Heated Vest。397
図121.Cymbet社製EnerChip™ 401
図122.栄科電力400MWh VRFB。402
図123.E-magyナノスポンジ構造。409
図124.エナポリ亜鉛イオン電池。411
図125.ソフトバッテリー412
図 126.EGI 社の ASSB 全固体電池 300 Wh/kg.414
図127.極薄鋼板基板を扱うロール・ツー・ロール装置。415
図 128.40 Ahバッテリーセル。422
図129.FDKコーポレーションのバッテリー425
図130.2Dペーパー電池433
図131.3D カスタムフォーマットのペーパーバッテリー433
図132.富士カーボンナノチューブ製品。434
図133.Gelion Endureバッテリー。436
図134.Gelion GEN3リチウム硫黄電池。437
図135 GrepowGrepowフレキシブル・バッテリー448
図136 HPBHPBソリッド・ステート・バッテリー453
図137.EV用HiNaバッテリーパック。455
図138.HiNaイオン電池を搭載したJACデモEV。455
図139.ヒロセのナノファイバー不織布。456
図 140.日立造船の固体電池。457
図141.イリカの固体電池462
図142.TAeTTOOzの印刷可能な電池材料。465
図143.イオン材料電池セル。470
図144.イオン貯蔵システムズの固体電池構造の概略図。472
図 145.ITENマイクロバッテリー474
図146.カイトライズのAサンプル・ナトリウムイオン電池モジュール。481
図147.LiBESTフレキシブルバッテリー。487
図148.Li-FUNナトリウムイオン電池セル。490
図149.LiNa エネルギー電池。492
図 150.3D固体薄膜電池技術。495
図151.ライテン電池498
図152.セルロミックスの製造工程。501
図153.ナノベースと従来製品の比較。501
図154.ナノテックエネルギー電池。511
図155.ハイブリッド・バッテリーを搭載した電動バイクのコンセプト。514
図156.NBDバッテリー。515
図157.SWCNH製造用3室システムの概略図。516
図158.カーボンナノブラシのTEM像。517
図159.EnerCerachip。521
図160.カンブリアン電池534
図161.プリント電池。538
図162.プリエトフォームベースの3Dバッテリー。539
図163.プリンテッドエナジーのフレキシブルバッテリー。541
図164.ProLogium固体電池。544
図 165.青島固体電池545
図166.キノンフロー電池の概略図。547
図167.サクアンドウアキュート株式会社製3Ahリチウム金属固体電池。553
図168.Salgenx S3000 海水フロー電池。554
図169.サムスンSDIの第6世代プリズム電池。556
図170.SESのアポロ電池。561
図171.Sionic Energyのバッテリーセル。568
図172.ソリッドパワーのバッテリーパウチセル571
図 173.リグニン電池材料。573
図174.テラワット・テクノロジーの固体電池 583
図175.ゼータ・エナジー社の20Ahセル608
図176.ズールナズム・バッテリー609
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Summary
The lithium-ion battery market has experienced remarkable growth in recent years, driven by the increasing demand for energy storage solutions across various sectors, particularly in electric vehicles (EVs) and renewable energy applications. As the world transitions towards increasing sustainability, the need for advanced battery technologies that offer higher energy density, faster charging, improved safety, and longer lifespans has become increasingly crucial.
The current lithium-ion battery market is dominated by well-established players, such as Tesla, Panasonic, LG Chem, CATL, and BYD, who have made significant strides in improving the performance and cost-effectiveness of these batteries. However, the industry is also witnessing the emergence of innovative technologies that go beyond traditional lithium-ion chemistries, promising even greater advancements in energy storage capabilities. One of the most promising developments in the advanced battery market is the rise of lithium-metal anodes. Lithium-metal batteries have the potential to offer significantly higher energy densities compared to conventional lithium-ion batteries, thanks to the use of metallic lithium as the anode material. Companies like QuantumScape, SolidEnergy Systems, and Sila Nanotechnologies are at the forefront of this technology, focusing on developing solid-state electrolytes and novel anode designs to overcome the challenges associated with lithium-metal, such as dendrite formation and safety concerns.
Another area of intense research and development is lithium-sulfur (Li-S) batteries. Lithium-sulfur chemistry offers the promise of even higher energy densities, as well as the potential for lower cost due to the abundance and relatively low price of sulfur. Beyond lithium-based systems, the advanced battery market is also witnessing the emergence of alternative chemistries, such as sodium-ion (Na-ion) and zinc-ion batteries. These technologies can provide cost-effective and potentially safer alternatives to lithium-ion, particularly in applications where high energy density is not the primary concern, such as stationary energy storage and grid-scale applications.
The future outlook for the advanced lithium-ion and beyond lithium battery market is both promising and complex. While lithium-ion batteries are expected to maintain their dominance in the near to medium term, the next decade will likely see a diversification of battery technologies to meet the increasingly diverse and demanding needs of the energy storage market. One key driver of this market evolution will be the continued push for higher energy density and faster charging capabilities, particularly in the EV sector. As consumers demand longer driving ranges and quicker recharge times, the race to develop the next generation of high-performance battery technologies will intensify. This, in turn, will spur further investments in research and development, as well as advancements in manufacturing processes and supply chain optimization. Geopolitical considerations will also play a significant role in the future of the advanced battery market. The increasing global competition for critical raw materials, such as lithium, cobalt, and nickel, has highlighted the need for diversified and resilient supply chains. This, coupled with the push for energy independence and national security concerns, will likely accelerate the development of battery technologies that rely on more abundant and locally available resources, such as sodium and zinc.
The Global Market for Advanced Li-ion and Beyond Lithium Batteries 2025-2035 provides an in-depth analysis of the rapidly evolving sector, offering invaluable insights for industry stakeholders, technology developers, and investors. With a focus on the key application areas of electric vehicles, grid storage, consumer electronics, and stationary batteries, the study delves deep into the latest technological advancements, market trends, and competitive landscape.
Report contents include:
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Detailed analysis of the global market for advanced Li-ion batteries, including forecasts for major application segments such as electric vehicles, grid storage, and consumer electronics.
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Comprehensive coverage of emerging battery technologies beyond lithium-ion, including lithium-metal, lithium-sulfur, sodium-ion, and solid-state batteries, with market sizing and growth projections.
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Examination of the evolving battery material landscape, including advancements in anode (silicon, lithium titanate), cathode (high-nickel, lithium-rich), and electrolyte technologies.
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Detailed profiles of over 360 companies active in the advanced battery ecosystem, covering their product offerings, technology roadmaps, and strategic partnerships. Companies profiled include 2D Fab AB, 24M Technologies, Inc., 3DOM Inc., 6K Energy, AC Biode, ACCURE, Addionics, Advano, Agora Energy Technologies, Aionics Inc., AirMembrane Corporation, Allegro Energy Pty. Ltd., Altairnano / Yinlong, Altris AB, Aluma Power, Altech Batteries Ltd., Ambri, Inc., AMO Greentech, Ampcera, Inc., Amprius, Inc., AMTE Power, Anaphite Limited, Anthro Energy, APB Corporation, Appear Inc., Ateios Systems, Atlas Materials, Australian Advanced Materials, Australian Vanadium Limited, Australia VRFB ESS Company (AVESS), Avanti Battery Company, AZUL Energy Co., Ltd, BAK Power Battery, BASF, BattGenie Inc., Basquevolt, Bedimensional S.p.A, Bemp Research Company, BenAn Energy Technology, BGT Materials Ltd., Big Pawer, Biwatt Power, Black Diamond Structures, LLC, Blackstone Resources, Blue Current, Inc., Blue Solutions, Blue Spark Technologies, Inc., Bodi, Inc., Brill Power, BrightVolt, Inc., Broadbit Batteries Oy, BTR New Energy Materials, Inc., BYD Company Limited, Cabot Corporation, California Lithium Battery, CAPCHEM, CarbonScape Ltd., CBAK Energy Technology, Inc., CCL Design, CEC Science & Technology Co., Ltd, CENS Materials, Contemporary Amperex Technology Co Ltd (CATL), CellCube, CellsX, CENS Materials Ltd., Central Glass Co., Ltd., CERQ, Ceylon Graphene Technologies (Pvt) Ltd, Cham Battery Technology, Chasm Advanced Materials, Inc., Chemix, Chengdu Baisige Technology Co., Ltd., China Sodium-ion Times, Citrine Informatics, Clarios, Clim8, CMBlu Energy AG, Connexx Systems Corp, Customcells, Cymbet, Dalian Rongke Power, DFD, Doctors (Tianjin) Energy Technology, Dotz Nano, Dreamweaver International, Eatron Technologies, Ecellix, Echion Technologies, EcoPro BM, ElecJet, Elestor, EcoPro BM, Elegus Technologies, Elisa IndustrIQ, E-Magy, Energy Storage Industries, Enerpoly AB, Enfucell Oy, Enevate, EnPower Greentech, Enovix, Ensurge Micropower ASA, E-Zinc, Eos Energy, Enzinc, Eonix Energy, ESS Tech, EthonAI, EVE Energy Co., Ltd, Exencell New Energy, Factorial Energy, Faradion Limited, Farasis Energy, FDK Corporation, Feon Energy, Inc., FinDream, FlexEnergy LLC, Flow Aluminum, Inc., Flux XII, Forge Nano, Inc., Forsee Power, Fraunhofer Institute for Electronic Nano Systems (ENAS), Front Edge Technology, Fuelium, Fuji Pigment Co., Ltd., Fujian Super Power New Energy, Fujitsu Laboratories Ltd., Ganfeng Lithium, Gelion Technologies Pty Ltd., Geyser Batteries Oy, GDI, General Motors (GM), Global Graphene Group, Gnanomat S.L., Gotion High Tech, GQenergy srl, Grafentek, Grafoid, Graphene Batteries AS, Graphene Manufacturing Group Pty Ltd, Great Power Energy, Green Energy Storage S.r.l. (GES), GRST, Guoke Tanmei New Materials, GUS Technology, Shenzhen Grepow Battery Co., Ltd. (Grepow), Group14 Technologies, Inc., Corporation Guangzhou Automobile New Energy (GAC), H2 Inc., Hansol Chemical, HE3DA Ltd., Hexalayer LLC, High Performance Battery Holding AG, HiNa Battery Technologies Limited, Hirose Paper Mfg Co., Ltd., Hitachi Zosen Corporation, Horizontal Na Energy, HPQ Nano Silicon Powders Inc., Hua Na New Materials, Hybrid Kinetic Group, HydraRedox Iberia S.L. and more.....
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Exploration of innovative battery designs, such as flexible, transparent, and degradable batteries, and their potential applications.
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In-depth analysis of the battery recycling industry, including the strengths and weaknesses of various recycling techniques.
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Insights into the role of artificial intelligence and machine learning in accelerating battery innovation, from material discovery to manufacturing optimization.
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Table of Contents
1 RESEARCH METHODOLOGY 41
1.1 Report scope 41
1.2 Research methodology 41
2 INTRODUCTION 42
2.1 The global market for advanced Li-ion batteries 42
2.1.1 Electric vehicles 43
2.1.1.1 Market overview 43
2.1.1.2 Battery Electric Vehicles 44
2.1.1.3 Electric buses, vans and trucks 45
2.1.1.3.1 Electric medium and heavy duty trucks 45
2.1.1.3.2 Electric light commercial vehicles (LCVs) 46
2.1.1.3.3 Electric buses 46
2.1.1.3.4 Micro EVs 47
2.1.1.4 Electric off-road 48
2.1.1.4.1 Construction vehicles 48
2.1.1.4.2 Electric trains 50
2.1.1.4.3 Electric boats 50
2.1.1.5 Market demand and forecasts 52
2.1.2 Grid storage 55
2.1.2.1 Market overview 55
2.1.2.2 Technologies 56
2.1.2.3 Market demand and forecasts 57
2.1.3 Consumer electronics 58
2.1.3.1 Market overview 58
2.1.3.2 Technologies 58
2.1.3.3 Market demand and forecasts 59
2.1.4 Stationary batteries 60
2.1.4.1 Market overview 60
2.1.4.2 Technologies 61
2.1.4.3 Market demand and forecasts 62
2.1.5 Market Forecasts 62
2.2 Market drivers 64
2.3 Battery market megatrends 66
2.4 Advanced materials for batteries 69
2.5 Motivation for battery development beyond lithium 69
2.6 Battery chemistries 70
3 LI-ION BATTERIES 71
3.1 Types of Lithium Batteries 74
3.2 Anode materials 77
3.2.1 Graphite 78
3.2.2 Lithium Titanate 78
3.2.3 Lithium Metal 79
3.2.4 Silicon anodes 79
3.3 SWOT analysis 79
3.4 Trends in the Li-ion battery market 80
3.5 Silicon anodes 81
3.5.1 Benefits 82
3.5.2 Silicon anode performance 83
3.5.3 Development in li-ion batteries 85
3.5.3.1 Manufacturing silicon 86
3.5.3.2 Commercial production 87
3.5.3.3 Costs 89
3.5.3.4 Value chain 89
3.5.3.5 Markets and applications 90
3.5.3.5.1 EVs 91
3.5.3.5.2 Consumer electronics 92
3.5.3.5.3 Energy Storage 93
3.5.3.5.4 Portable Power Tools 93
3.5.3.5.5 Emergency Backup Power 94
3.5.3.6 Future outlook 94
3.5.4 Consumption 95
3.5.4.1 By anode material type 95
3.5.4.2 By end use market 96
3.5.5 Alloy anode materials 97
3.5.6 Silicon-carbon composites 97
3.5.7 Silicon oxides and coatings 98
3.5.8 Carbon nanotubes in Li-ion 98
3.5.9 Graphene coatings for Li-ion 98
3.5.10 Prices 99
3.5.11 Companies 99
3.6 Li-ion electrolytes 100
3.7 Cathodes 101
3.7.1 Materials 101
3.7.1.1 High and Ultra-High nickel cathode materials 102
3.7.1.2 Types 102
3.7.1.3 Benefits 103
3.7.1.4 Stability 103
3.7.1.5 Single Crystal Cathodes 104
3.7.1.6 Commercial activity 105
3.7.1.7 Manufacturing 106
3.7.1.8 High manganese content 106
3.7.1.9 Li-Mn-rich cathodes 106
3.7.1.10 LMR-NMC 107
3.7.1.11 Lithium Cobalt Oxide(LiCoO2) ? LCO 107
3.7.1.12 Lithium Iron Phosphate(LiFePO4) ? LFP 108
3.7.1.13 Lithium Manganese Oxide (LiMn2O4) ? LMO 109
3.7.1.14 Lithium Nickel Manganese Cobalt Oxide (LiNiMnCoO2) ? NMC 110
3.7.1.15 Lithium Nickel Cobalt Aluminum Oxide (LiNiCoAlO2) ? NCA 111
3.7.1.16 Lithium manganese phosphate (LiMnP) 112
3.7.1.17 Lithium manganese iron phosphate (LiMnFePO4 or LMFP) 112
3.7.1.18 Lithium nickel manganese oxide (LNMO) 113
3.7.1.19 Zero-Cobalt NMx 114
3.7.2 Alternative Cathode Production 114
3.7.2.1 Production/Synthesis 114
3.7.2.2 Commercial development 115
3.7.2.3 Recycling cathodes 117
3.7.3 Comparison of key lithium-ion cathode materials 118
3.7.4 Emerging cathode material synthesis methods 119
3.7.5 Cathode coatings 119
3.8 Binders and conductive additives 120
3.8.1 Materials 120
3.9 Separators 120
3.9.1 Materials 120
3.10 Platinum group metals 121
3.11 Li-ion battery market players 121
3.12 Li-ion recycling 122
3.12.1 Comparison of recycling techniques 124
3.12.2 Hydrometallurgy 125
3.12.2.1 Method overview 125
3.12.2.1.1 Solvent extraction 126
3.12.2.2 SWOT analysis 127
3.12.3 Pyrometallurgy 128
3.12.3.1 Method overview 128
3.12.3.2 SWOT analysis 129
3.12.4 Direct recycling 129
3.12.4.1 Method overview 129
3.12.4.1.1 Electrolyte separation 131
3.12.4.1.2 Separating cathode and anode materials 131
3.12.4.1.3 Binder removal 131
3.12.4.1.4 Relithiation 132
3.12.4.1.5 Cathode recovery and rejuvenation 132
3.12.4.1.6 Hydrometallurgical-direct hybrid recycling 133
3.12.4.2 SWOT analysis 133
3.12.5 Other methods 134
3.12.5.1 Mechanochemical Pretreatment 134
3.12.5.2 Electrochemical Method 134
3.12.5.3 Ionic Liquids 135
3.12.6 Recycling of Specific Components 135
3.12.6.1 Anode (Graphite) 135
3.12.6.2 Cathode 135
3.12.6.3 Electrolyte 136
3.12.7 Recycling of Beyond Li-ion Batteries 136
3.12.7.1 Conventional vs Emerging Processes 136
3.13 Global revenues 137
4 LITHIUM-METAL BATTERIES 139
4.1 Technology description 139
4.2 Lithium-metal anodes 140
4.3 Challenges 141
4.4 Energy density 141
4.5 Anode-less Cells 142
4.6 Lithium-metal and solid-state batteries 142
4.7 Applications 143
4.8 SWOT analysis 144
4.9 Product developers 145
5 LITHIUM-SULFUR BATTERIES 146
5.1 Technology description 146
5.1.1 Advantages 146
5.1.2 Challenges 147
5.1.3 Commercialization 147
5.2 SWOT analysis 148
5.3 Global revenues 149
5.4 Product developers 151
6 LITHIUM TITANATE OXIDE AND NIOBATE BATTERIES 152
6.1 Technology description 152
6.1.1 Lithium titanate oxide 152
6.1.2 Niobium titanium oxide (NTO) 152
6.1.2.1 Niobium tungsten oxide 153
6.1.2.2 Vanadium oxide anodes 154
6.2 Global revenues 154
6.3 Product developers 155
7 SODIUM-ION (NA-ION) BATTERIES 157
7.1 Technology description 157
7.1.1 Cathode materials 157
7.1.1.1 Layered transition metal oxides 157
7.1.1.1.1 Types 157
7.1.1.1.2 Cycling performance 158
7.1.1.1.3 Advantages and disadvantages 159
7.1.1.1.4 Market prospects for LO SIB 159
7.1.1.2 Polyanionic materials 159
7.1.1.2.1 Advantages and disadvantages 160
7.1.1.2.2 Types 160
7.1.1.2.3 Market prospects for Poly SIB 161
7.1.1.3 Prussian blue analogues (PBA) 161
7.1.1.3.1 Types 162
7.1.1.3.2 Advantages and disadvantages 162
7.1.1.3.3 Market prospects for PBA-SIB 163
7.1.2 Anode materials 163
7.1.2.1 Hard carbons 164
7.1.2.2 Carbon black 165
7.1.2.3 Graphite 166
7.1.2.4 Carbon nanotubes 169
7.1.2.5 Graphene 170
7.1.2.6 Alloying materials 171
7.1.2.7 Sodium Titanates 172
7.1.2.8 Sodium Metal 172
7.1.3 Electrolytes 172
7.2 Comparative analysis with other battery types 173
7.3 Cost comparison with Li-ion 174
7.4 Materials in sodium-ion battery cells 174
7.5 SWOT analysis 177
7.6 Global revenues 178
7.7 Product developers 179
7.7.1 Battery Manufacturers 179
7.7.2 Large Corporations 180
7.7.3 Automotive Companies 180
7.7.4 Chemicals and Materials Firms 180
8 SODIUM-SULFUR BATTERIES 181
8.1 Technology description 181
8.2 Applications 182
8.3 SWOT analysis 183
9 ALUMINIUM-ION BATTERIES 185
9.1 Technology description 185
9.2 SWOT analysis 186
9.3 Commercialization 187
9.4 Global revenues 188
9.5 Product developers 188
10 ALL-SOLID STATE BATTERIES (ASSBs) 190
10.1 Technology description 190
10.1.1 Solid-state electrolytes 192
10.2 Features and advantages 193
10.3 Technical specifications 194
10.4 Types 196
10.5 Microbatteries 198
10.5.1 Introduction 198
10.5.2 Materials 199
10.5.3 Applications 199
10.5.4 3D designs 200
10.5.4.1 3D printed batteries 200
10.6 Bulk type solid-state batteries 200
10.7 SWOT analysis 201
10.8 Limitations 202
10.9 Global revenues 203
10.10 Product developers 205
11 FLEXIBLE BATTERIES 207
11.1 Technology description 207
11.2 Technical specifications 208
11.2.1 Approaches to flexibility 208
11.3 Flexible electronics 212
11.4 Flexible materials 213
11.5 Flexible and wearable Metal-sulfur batteries 214
11.6 Flexible and wearable Metal-air batteries 215
11.7 Flexible Lithium-ion Batteries 215
11.7.1 Types of Flexible/stretchable LIBs 218
11.7.1.1 Flexible planar LiBs 218
11.7.1.2 Flexible Fiber LiBs 219
11.7.1.3 Flexible micro-LiBs 219
11.7.1.4 Stretchable lithium-ion batteries 221
11.7.1.5 Origami and kirigami lithium-ion batteries 222
11.8 Flexible Li/S batteries 223
11.8.1 Components 224
11.8.2 Carbon nanomaterials 224
11.9 Flexible lithium-manganese dioxide (Li?MnO2) batteries 225
11.10 Flexible zinc-based batteries 225
11.10.1 Components 226
11.10.1.1 Anodes 226
11.10.1.2 Cathodes 226
11.10.2 Challenges 226
11.10.3 Flexible zinc-manganese dioxide (Zn?Mn) batteries 227
11.10.4 Flexible silver?zinc (Ag?Zn) batteries 228
11.10.5 Flexible Zn?Air batteries 229
11.10.6 Flexible zinc-vanadium batteries 230
11.11 Fiber-shaped batteries 230
11.11.1 Carbon nanotubes 230
11.11.2 Types 231
11.11.3 Applications 232
11.11.4 Challenges 232
11.12 Energy harvesting combined with wearable energy storage devices 232
11.13 SWOT analysis 235
11.14 Global revenues 236
11.15 Product developers 237
12 TRANSPARENT BATTERIES 240
12.1 Technology description 240
12.2 Components 241
12.3 SWOT analysis 242
12.4 Market outlook 243
13 DEGRADABLE BATTERIES 244
13.1 Technology description 244
13.2 Components 245
13.3 SWOT analysis 246
13.4 Market outlook 247
13.5 Product developers 247
14 PRINTED BATTERIES 248
14.1 Technical specifications 248
14.2 Components 249
14.3 Design 250
14.4 Key features 251
14.5 Printable current collectors 251
14.6 Printable electrodes 252
14.7 Materials 252
14.8 Applications 253
14.9 Printing techniques 253
14.10 Lithium-ion (LIB) printed batteries 255
14.11 Zinc-based printed batteries 256
14.12 3D Printed batteries 259
14.12.1 3D Printing techniques for battery manufacturing 260
14.12.2 Materials for 3D printed batteries 261
14.12.2.1 Electrode materials 261
14.12.2.2 Electrolyte Materials 262
14.13 SWOT analysis 262
14.14 Global revenues 263
14.15 Product developers 265
15 REDOX FLOW BATTERIES 267
15.1 Technology description 267
15.2 Types 269
15.2.1 Vanadium redox flow batteries (VRFB) 270
15.2.1.1 Technology description 270
15.2.1.2 SWOT analysis 272
15.2.1.3 Market players 273
15.2.2 Zinc-bromine flow batteries (ZnBr) 274
15.2.2.1 Technology description 274
15.2.2.2 SWOT analysis 276
15.2.2.3 Market players 277
15.2.3 Polysulfide bromine flow batteries (PSB) 278
15.2.3.1 Technology description 278
15.2.3.2 SWOT analysis 279
15.2.4 Iron-chromium flow batteries (ICB) 280
15.2.4.1 Technology description 280
15.2.4.2 SWOT analysis 281
15.2.4.3 Market players 282
15.2.5 All-Iron flow batteries 282
15.2.5.1 Technology description 282
15.2.5.2 SWOT analysis 284
15.2.5.3 Market players 285
15.2.6 Zinc-iron (Zn-Fe) flow batteries 285
15.2.6.1 Technology description 285
15.2.6.2 SWOT analysis 286
15.2.6.3 Market players 287
15.2.7 Hydrogen-bromine (H-Br) flow batteries 288
15.2.7.1 Technology description 288
15.2.7.2 SWOT analysis 290
15.2.7.3 Market players 291
15.2.8 Hydrogen-Manganese (H-Mn) flow batteries 291
15.2.8.1 Technology description 291
15.2.8.2 SWOT analysis 292
15.2.8.3 Market players 293
15.2.9 Organic flow batteries 293
15.2.9.1 Technology description 293
15.2.9.2 SWOT analysis 296
15.2.9.3 Market players 297
15.2.10 Emerging Flow-Batteries 297
15.2.10.1 Semi-Solid Redox Flow Batteries 297
15.2.10.2 Solar Redox Flow Batteries 297
15.2.10.3 Air-Breathing Sulfur Flow Batteries 298
15.2.10.4 Metal?CO2 Batteries 298
15.2.11 Hybrid Flow Batteries 299
15.2.11.1 Zinc-Cerium Hybrid Flow Batteries 299
15.2.11.1.1 Technology description 299
15.2.11.2 Zinc-Polyiodide Flow Batteries 300
15.2.11.2.1 Technology description 300
15.2.11.3 Zinc-Nickel Hybrid Flow Batteries 301
15.2.11.3.1 Technology description 301
15.2.11.4 Zinc-Bromine Hybrid Flow Batteries 302
15.2.11.4.1 Technology description 302
15.2.11.5 Vanadium-Polyhalide Flow Batteries 303
15.2.11.5.1 Technology description 303
15.3 Markets for redox flow batteries 304
15.4 Global revenues 307
16 ZN-BASED BATTERIES 309
16.1 Technology description 309
16.1.1 Zinc-Air batteries 309
16.1.2 Zinc-ion batteries 310
16.1.3 Zinc-bromide 311
16.2 Market outlook 311
16.3 Product developers 312
17 AI BATTERY TECHNOLOGY 313
17.1 Overview 313
17.2 Applications 313
17.2.1 Machine Learning 314
17.2.1.1 Overview 314
17.2.2 Material Informatics 315
17.2.2.1 Overview 315
17.2.2.2 Companies 317
17.2.3 Cell Testing 319
17.2.3.1 Overview 319
17.2.3.2 Companies 320
17.2.4 Cell Assembly and Manufacturing 322
17.2.4.1 Overview 322
17.2.4.2 Companies 324
17.2.5 Battery Analytics 325
17.2.5.1 Overview 325
17.2.5.2 Companies 327
17.2.6 Second Life Assessment 328
17.2.6.1 Overview 328
17.2.6.2 Companies 329
18 PRINTED SUPERCAPACITORS 330
18.1 Overview 330
18.2 Printing methods 330
18.3 Electrode materials 331
18.4 Electrolytes 332
19 COMPANY PROFILES 337 (363 company profiles)
20 REFERENCES 611
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List of Tables/Graphs
List of Tables
Table 1. Battery chemistries used in electric buses. 47
Table 2. Micro EV types 47
Table 3. Battery Sizes for Different Vehicle Types. 49
Table 4. Competing technologies for batteries in electric boats. 51
Table 5. Electric bus, truck and van battery forecast (GWh), 2018-2035. 53
Table 6. Competing technologies for batteries in grid storage. 56
Table 7. Competing technologies for batteries in consumer electronics 58
Table 8. Competing technologies for sodium-ion batteries in grid storage. 61
Table 9. Total Addressable Markets (GWh) for Advanced Li-ion and Beyond Li-ion Batteries. 62
Table 10. BEV Car Cathode Forecast (GWh). 62
Table 11. EV Cathode Forecast (GWh) (Including buses, trucks, vans). 62
Table 12. BEV Anode Forecast (GWh). 63
Table 13. EV Anode Forecast (GWh) (Including buses, trucks, vans). 63
Table 14.Consumer Devices Anode Forecast. 63
Table 15.Advanced Anode Forecast (GWh) 64
Table 16. Market drivers for use of advanced materials and technologies in batteries. 64
Table 17. Battery market megatrends. 66
Table 18. Advanced materials for batteries. 69
Table 19. Commercial Li-ion battery cell composition. 71
Table 20. Lithium-ion (Li-ion) battery supply chain. 74
Table 21. Types of lithium battery. 75
Table 22. Comparison of Li-ion battery anode materials. 77
Table 23. Trends in the Li-ion battery market. 80
Table 24. Si-anode performance summary. 83
Table 25. Manufacturing methods for nano-silicon anodes. 86
Table 26. Market Players' Production Capacites. 87
Table 27. Strategic Partnerships and Agreements. 88
Table 28. Markets and applications for silicon anodes. 91
Table 29. Anode material consumption by type (tonnes). 95
Table 30. Anode material consumption by end use market (tonnes). 96
Table 31. Anode materials prices, current and forecasted 9USD/kg). 99
Table 32. Silicon-anode companies. 99
Table 33. Li-ion battery cathode materials. 101
Table 34. Key technology trends shaping lithium-ion battery cathode development. 102
Table 35. Benefits of High and Ultra-High Nickel NMC. 103
Table 36. High-nickel Products Table. 105
Table 37. Properties of Lithium Cobalt Oxide) as a cathode material for lithium-ion batteries. 108
Table 38. Properties of lithium iron phosphate (LiFePO4 or LFP) as a cathode material for lithium-ion batteries. 109
Table 39. Properties of Lithium Manganese Oxide cathode material. 110
Table 40. Properties of Lithium Nickel Manganese Cobalt Oxide (NMC). 111
Table 41. Properties of Lithium Nickel Cobalt Aluminum Oxide 111
Table 42. Alternative Cathode Production Routes. 114
Table 43. Alternative cathode synthesis routes. 115
Table 44. Alternative Cathode Production Companies. 116
Table 45. Recycled cathode materials facilities and capactites. 118
Table 46. Comparison table of key lithium-ion cathode materials 118
Table 47. Li-ion battery Binder and conductive additive materials. 120
Table 48. Li-ion battery Separator materials. 121
Table 49. Li-ion battery market players. 121
Table 50. Typical lithium-ion battery recycling process flow. 123
Table 51. Main feedstock streams that can be recycled for lithium-ion batteries. 123
Table 52. Comparison of LIB recycling methods. 124
Table 53. Comparison of conventional and emerging processes for recycling beyond lithium-ion batteries. 137
Table 54. Global revenues for Li-ion batteries, 2018-2035, by market (Billions USD). 137
Table 55. Applications for Li-metal batteries. 143
Table 56. Li-metal battery developers 145
Table 57. Comparison of the theoretical energy densities of lithium-sulfur batteries versus other common battery types. 147
Table 58. Global revenues for Lithium-sulfur, 2018-2035, by market (Billions USD). 149
Table 59. Lithium-sulphur battery product developers. 151
Table 60. Global revenues for Lithium titanate and niobate batteries, 2018-2035, by market (Billions USD). 154
Table 61. Product developers in Lithium titanate and niobate batteries. 155
Table 62. Comparison of cathode materials. 157
Table 63. Layered transition metal oxide cathode materials for sodium-ion batteries. 158
Table 64. General cycling performance characteristics of common layered transition metal oxide cathode materials. 158
Table 65. Polyanionic materials for sodium-ion battery cathodes. 159
Table 66. Comparative analysis of different polyanionic materials. 160
Table 67. Common types of Prussian Blue Analogue materials used as cathodes or anodes in sodium-ion batteries. 162
Table 68. Comparison of Na-ion battery anode materials. 163
Table 69. Hard Carbon producers for sodium-ion battery anodes. 164
Table 70. Comparison of carbon materials in sodium-ion battery anodes. 165
Table 71. Comparison between Natural and Synthetic Graphite. 167
Table 72. Properties of graphene, properties of competing materials, applications thereof. 170
Table 73. Comparison of carbon based anodes. 171
Table 74. Alloying materials used in sodium-ion batteries. 172
Table 75. Na-ion electrolyte formulations. 173
Table 76. Pros and cons compared to other battery types. 173
Table 77. Cost comparison with Li-ion batteries. 174
Table 78. Key materials in sodium-ion battery cells. 175
Table 79. Global revenues for sodium-ion batteries, 2018-2035, by market (Billions USD). 178
Table 80. Product developers in aluminium-ion batteries. 188
Table 81. Types of solid-state electrolytes. 192
Table 82. Market segmentation and status for solid-state batteries. 192
Table 83. Solid Electrolyte Material Comparison. 193
Table 84. Typical process chains for manufacturing key components and assembly of solid-state batteries. 193
Table 85. Comparison between liquid and solid-state batteries. 198
Table 86. Limitations of solid-state thin film batteries. 202
Table 87. Global revenues for All-Solid State Batteries, 2018-2035, by market (Billions USD). 203
Table 88. Solid-state thin-film battery market players. 205
Table 89. Flexible battery applications and technical requirements. 208
Table 90. Comparison of Flexible and Traditional Lithium-Ion Batteries 209
Table 91. Material Choices for Flexible Battery Components. 210
Table 92. Flexible Li-ion battery prototypes. 216
Table 93. Thin film vs bulk solid-state batteries. 218
Table 94. Summary of fiber-shaped lithium-ion batteries. 220
Table 95. Types of fiber-shaped batteries. 231
Table 96. Global revenues for flexible batteries, 2018-2035, by market (Billions USD). 236
Table 97. Product developers in flexible batteries. 237
Table 98. Components of transparent batteries. 241
Table 99. Components of degradable batteries. 245
Table 100. Product developers in degradable batteries. 247
Table 101. Main components and properties of different printed battery types. 249
Table 102. Applications of printed batteries and their physical and electrochemical requirements. 253
Table 103. 2D and 3D printing techniques. 254
Table 104. Printing techniques applied to printed batteries. 255
Table 105. Main components and corresponding electrochemical values of lithium-ion printed batteries. 255
Table 106. Printing technique, main components and corresponding electrochemical values of printed batteries based on Zn–MnO2 and other battery types. 257
Table 107. Main 3D Printing techniques for battery manufacturing. 260
Table 108. Electrode Materials for 3D Printed Batteries. 261
Table 109. Global revenues for printed batteries, 2018-2035, by market (Billions USD). 263
Table 110. Product developers in printed batteries. 265
Table 111. Advantages and disadvantages of redox flow batteries. 268
Table 112. Comparison of different battery types. 269
Table 113. Summary of main flow battery types. 269
Table 114. Vanadium redox flow batteries (VRFB)-key features, advantages, limitations, performance, components and applications. 271
Table 115. Market players in Vanadium redox flow batteries (VRFB). 273
Table 116. Zinc-bromine (ZnBr) flow batteries-key features, advantages, limitations, performance, components and applications. 275
Table 117. Market players in Zinc-Bromine Flow Batteries (ZnBr). 277
Table 118. Polysulfide bromine flow batteries (PSB)-key features, advantages, limitations, performance, components and applications. 278
Table 119. Iron-chromium (ICB) flow batteries-key features, advantages, limitations, performance, components and applications. 280
Table 120. Market players in Iron-chromium (ICB) flow batteries. 282
Table 121. All-Iron flow batteries-key features, advantages, limitations, performance, components and applications. 283
Table 122. Market players in All-iron Flow Batteries. 285
Table 123. Zinc-iron (Zn-Fe) flow batteries-key features, advantages, limitations, performance, components and applications. 286
Table 124. Market players in Zinc-iron (Zn-Fe) Flow Batteries. 287
Table 125. Hydrogen-bromine (H-Br) flow batteries-key features, advantages, limitations, performance, components and applications. 289
Table 126. Market players in Hydrogen-bromine (H-Br) flow batteries. 291
Table 127. Hydrogen-Manganese (H-Mn) flow batteries-key features, advantages, limitations, performance, components and applications. 291
Table 128. Market players in Hydrogen-Manganese (H-Mn) Flow Batteries. 293
Table 129. Materials in Organic Redox Flow Batteries (ORFB). 293
Table 130. Key Active species for ORFBs 294
Table 131. Organic flow batteries-key features, advantages, limitations, performance, components and applications. 294
Table 132. Market players in Organic Redox Flow Batteries (ORFB). 297
Table 133. Zinc-Cerium Hybrid flow batteries-key features, advantages, limitations, performance, components and applications. 299
Table 134. Zinc-Polyiodide Hybrid Flow batteries-key features, advantages, limitations, performance, components and applications. 300
Table 135. Zinc-Nickel Hybrid Flow batteries-key features, advantages, limitations, performance, components and applications. 301
Table 136. Zinc-Bromine Hybrid Flow batteries-key features, advantages, limitations, performance, components and applications. 302
Table 137. Vanadium-Polyhalide Hybrid Flow batteries-key features, advantages, limitations, performance, components and applications. 303
Table 138. Redox flow battery value chain. 304
Table 139. Global revenues for redox flow batteries, 2018-2035, by type (millions USD). 307
Table 140. ZN-based battery product developers. 312
Table 141. Application of Artificial Intelligence (AI) in battery technology. 313
Table 142. Machine learning approaches. 314
Table 143. Types of Neural Networks. 315
Table 144. Companies in materials informatics for batteries. 318
Table 145. Data Forms for Cell Modelling. 319
Table 146. Algorithmic Approaches for Different Testing Modes. 320
Table 147. Companies in AI for cell testing for batteries. 321
Table 148.Algorithmic Approaches in Manufacturing and Cell Assembly: 322
Table 149. AI-based battery manufacturing players. 325
Table 150. Companies in AI for battery diagnostics and management. 328
Table 151. Algorithmic Approaches and Data Inputs/Outputs. 329
Table 152. Companies in AI for second-life battery assessment 329
Table 153. Methods for printing supercapacitors. 330
Table 154. Electrode Materials for printed supercapacitors. 331
Table 155. Electrolytes for printed supercapacitors. 333
Table 156. Main properties and components of printed supercapacitors. 333
Table 157. 3DOM separator. 340
Table 158. CATL sodium-ion battery characteristics. 385
Table 159. CHAM sodium-ion battery characteristics. 391
Table 160. Chasm SWCNT products. 391
Table 161. Faradion sodium-ion battery characteristics. 423
Table 162. HiNa Battery sodium-ion battery characteristics. 454
Table 163. Battery performance test specifications of J. Flex batteries. 475
Table 164. LiNa Energy battery characteristics. 493
Table 165. Natrium Energy battery characteristics. 512
List of Figures
Figure 1. Annual sales of battery electric vehicles and plug-in hybrid electric vehicles. 43
Figure 2. Electric car Li-ion demand forecast (GWh), 2018-2035. 52
Figure 3. EV Li-ion battery market (US$B), 2018-2035. 53
Figure 4. Electric bus, truck and van battery forecast (GWh), 2018-2035. 54
Figure 5. Micro EV Li-ion demand forecast (GWh). 55
Figure 6. Lithium-ion battery grid storage demand forecast (GWh), 2018-2035. 57
Figure 7. Sodium-ion grid storage units. 58
Figure 8. Salt-E Dog mobile battery. 60
Figure 9. I.Power Nest - Residential Energy Storage System Solution. 61
Figure 10. Costs of batteries to 2030. 68
Figure 11. Lithium Cell Design. 72
Figure 12. Functioning of a lithium-ion battery. 72
Figure 13. Li-ion battery cell pack. 73
Figure 14. Li-ion electric vehicle (EV) battery. 76
Figure 15. SWOT analysis: Li-ion batteries. 80
Figure 16. Silicon anode value chain. 82
Figure 17. Market development timeline. 88
Figure 18. Silicon Anode Commercialization Timeline. 89
Figure 19. Silicon anode value chain. 90
Figure 20. Anode material consumption by type (tonnes). 95
Figure 21. Anode material consumption by end user market (tonnes). 96
Figure 22. Ultra-high Nickel Cathode Commercialization Timeline. 106
Figure 23. Li-cobalt structure. 108
Figure 24. Li-manganese structure. 110
Figure 25. Typical direct, pyrometallurgical, and hydrometallurgical recycling methods for recovery of Li-ion battery active materials. 122
Figure 26. Flow chart of recycling processes of lithium-ion batteries (LIBs). 125
Figure 27. Hydrometallurgical recycling flow sheet. 126
Figure 28. SWOT analysis for Hydrometallurgy Li-ion Battery Recycling. 127
Figure 29. Umicore recycling flow diagram. 128
Figure 30. SWOT analysis for Pyrometallurgy Li-ion Battery Recycling. 129
Figure 31. Schematic of direct recycling process. 130
Figure 32. SWOT analysis for Direct Li-ion Battery Recycling. 134
Figure 33. Global revenues for Li-ion batteries, 2018-2035, by market (Billions USD). 138
Figure 34. Schematic diagram of a Li-metal battery. 139
Figure 35. SWOT analysis: Lithium-metal batteries. 145
Figure 36. Schematic diagram of Lithium–sulfur battery. 146
Figure 37. SWOT analysis: Lithium-sulfur batteries. 149
Figure 38. Global revenues for Lithium-sulfur, 2018-2035, by market (Billions USD). 150
Figure 39. Global revenues for Lithium titanate and niobate batteries, 2018-2035, by market (Billions USD). 155
Figure 40. Schematic of Prussian blue analogues (PBA). 161
Figure 41. Comparison of SEM micrographs of sphere-shaped natural graphite (NG; after several processing steps) and synthetic graphite (SG). 166
Figure 42. Overview of graphite production, processing and applications. 168
Figure 43. Schematic diagram of a multi-walled carbon nanotube (MWCNT). 169
Figure 44. Schematic diagram of a Na-ion battery. 176
Figure 45. SWOT analysis: Sodium-ion batteries. 178
Figure 46. Global revenues for sodium-ion batteries, 2018-2035, by market (Billions USD). 179
Figure 47. Schematic of a Na–S battery. 181
Figure 48. SWOT analysis: Sodium-sulfur batteries. 184
Figure 49. Saturnose battery chemistry. 185
Figure 50. SWOT analysis: Aluminium-ion batteries. 187
Figure 51. Global revenues for aluminium-ion batteries, 2018-2035, by market (Billions USD). 188
Figure 52. Schematic illustration of all-solid-state lithium battery. 191
Figure 53. ULTRALIFE thin film battery. 191
Figure 54. Examples of applications of thin film batteries. 195
Figure 55. Capacities and voltage windows of various cathode and anode materials. 196
Figure 56. Traditional lithium-ion battery (left), solid state battery (right). 197
Figure 57. Bulk type compared to thin film type SSB. 201
Figure 58. SWOT analysis: All-solid state batteries. 202
Figure 59. Global revenues for All-Solid State Batteries, 2018-2035, by market (Billions USD). 205
Figure 60. Ragone plots of diverse batteries and the commonly used electronics powered by flexible batteries. 208
Figure 61. Various architectures for flexible and stretchable electrochemical energy storage. 211
Figure 62. Types of flexible batteries. 212
Figure 63. Flexible batteries on the market. 213
Figure 64. Materials and design structures in flexible lithium ion batteries. 216
Figure 65. Flexible/stretchable LIBs with different structures. 218
Figure 66. a–c) Schematic illustration of coaxial (a), twisted (b), and stretchable (c) LIBs. 221
Figure 67. a) Schematic illustration of the fabrication of the superstretchy LIB based on an MWCNT/LMO composite fiber and an MWCNT/LTO composite fiber. b,c) Photograph (b) and the schematic illustration (c) of a stretchable fiber-shaped battery under stretching conditions. d) Schematic illustration of the spring-like stretchable LIB. e) SEM images of a fiberat different strains. f) Evolution of specific capacitance with strain. d–f) 222
Figure 68. Origami disposable battery. 223
Figure 69. Zn–MnO2 batteries produced by Brightvolt. 225
Figure 70. Charge storage mechanism of alkaline Zn-based batteries and zinc-ion batteries. 227
Figure 71. Zn–MnO2 batteries produced by Blue Spark. 228
Figure 72. Ag–Zn batteries produced by Imprint Energy. 229
Figure 73. Wearable self-powered devices. 234
Figure 74. SWOT analysis: Flexible batteries. 236
Figure 75. Global revenues for flexible batteries, 2018-2035, by market (Billions USD). 237
Figure 76. Transparent batteries. 240
Figure 77. SWOT analysis: Transparent batteries. 243
Figure 78. Degradable batteries. 244
Figure 79. SWOT analysis: Degradable batteries. 247
Figure 80. Various applications of printed paper batteries. 248
Figure 81.Schematic representation of the main components of a battery. 249
Figure 82. Schematic of a printed battery in a sandwich cell architecture, where the anode and cathode of the battery are stacked together. 250
Figure 83. Manufacturing Processes for Conventional Batteries (I), 3D Microbatteries (II), and 3D-Printed Batteries (III). 259
Figure 84. SWOT analysis: Printed batteries. 263
Figure 85. Global revenues for printed batteries, 2018-2035, by market (Billions USD). 264
Figure 86. Scheme of a redox flow battery. 268
Figure 87. Vanadium Redox Flow Battery schematic. 271
Figure 88. SWOT analysis: Vanadium redox flow batteries (VRFB) 273
Figure 89. Schematic of zinc bromine flow battery energy storage system. 275
Figure 90. SWOT analysis: Zinc-Bromine Flow Batteries (ZnBr). 277
Figure 91. SWOT analysis: Iron-chromium (ICB) flow batteries. 280
Figure 92. SWOT analysis: Iron-chromium (ICB) flow batteries. 282
Figure 93. Schematic of All-Iron Redox Flow Batteries. 283
Figure 94. SWOT analysis: All-iron Flow Batteries. 285
Figure 95. SWOT analysis: Zinc-iron (Zn-Fe) flow batteries. 287
Figure 96. Schematic of Hydrogen-bromine flow battery. 289
Figure 97. SWOT analysis: Hydrogen-bromine (H-Br) flow batteries. 290
Figure 98. SWOT analysis: Hydrogen-Manganese (H-Mn) flow batteries. 293
Figure 99. SWOT analysis: Organic redox flow batteries (ORFBs) batteries. 296
Figure 100. Schematic of zinc-polyiodide redox flow battery (ZIB). 300
Figure 101. Redox flow batteries applications roadmap. 307
Figure 102. Global revenues for redox flow batteries, 2018-2035, by type (millions USD). 308
Figure 103. Main printing methods for supercapacitors. 330
Figure 104. 24M battery. 338
Figure 105. 3DOM battery. 340
Figure 106. AC biode prototype. 342
Figure 107. Schematic diagram of liquid metal battery operation. 352
Figure 108. Ampcera’s all-ceramic dense solid-state electrolyte separator sheets (25 um thickness, 50mm x 100mm size, flexible and defect free, room temperature ionic conductivity ~1 mA/cm). 354
Figure 109. Amprius battery products. 355
Figure 110. All-polymer battery schematic. 358
Figure 111. All Polymer Battery Module. 359
Figure 112. Resin current collector. 359
Figure 113. Ateios thin-film, printed battery. 361
Figure 114. The structure of aluminum-sulfur battery from Avanti Battery. 364
Figure 115. Containerized NAS® batteries. 366
Figure 116. 3D printed lithium-ion battery. 372
Figure 117. Blue Solution module. 374
Figure 118. TempTraq wearable patch. 375
Figure 119. Schematic of a fluidized bed reactor which is able to scale up the generation of SWNTs using the CoMoCAT process. 392
Figure 120. Carhartt X-1 Smart Heated Vest. 397
Figure 121. Cymbet EnerChip™ 401
Figure 122. Rongke Power 400 MWh VRFB. 402
Figure 123. E-magy nano sponge structure. 409
Figure 124. Enerpoly zinc-ion battery. 411
Figure 125. SoftBattery®. 412
Figure 126. ASSB All-Solid-State Battery by EGI 300 Wh/kg. 414
Figure 127. Roll-to-roll equipment working with ultrathin steel substrate. 415
Figure 128. 40 Ah battery cell. 422
Figure 129. FDK Corp battery. 425
Figure 130. 2D paper batteries. 433
Figure 131. 3D Custom Format paper batteries. 433
Figure 132. Fuji carbon nanotube products. 434
Figure 133. Gelion Endure battery. 436
Figure 134. Gelion GEN3 lithium sulfur batteries. 437
Figure 135. Grepow flexible battery. 448
Figure 136. HPB solid-state battery. 453
Figure 137. HiNa Battery pack for EV. 455
Figure 138. JAC demo EV powered by a HiNa Na-ion battery. 455
Figure 139. Nanofiber Nonwoven Fabrics from Hirose. 456
Figure 140. Hitachi Zosen solid-state battery. 457
Figure 141. Ilika solid-state batteries. 462
Figure 142. TAeTTOOz printable battery materials. 465
Figure 143. Ionic Materials battery cell. 470
Figure 144. Schematic of Ion Storage Systems solid-state battery structure. 472
Figure 145. ITEN micro batteries. 474
Figure 146. Kite Rise’s A-sample sodium-ion battery module. 481
Figure 147. LiBEST flexible battery. 487
Figure 148. Li-FUN sodium-ion battery cells. 490
Figure 149. LiNa Energy battery. 492
Figure 150. 3D solid-state thin-film battery technology. 495
Figure 151. Lyten batteries. 498
Figure 152. Cellulomix production process. 501
Figure 153. Nanobase versus conventional products. 501
Figure 154. Nanotech Energy battery. 511
Figure 155. Hybrid battery powered electrical motorbike concept. 514
Figure 156. NBD battery. 515
Figure 157. Schematic illustration of three-chamber system for SWCNH production. 516
Figure 158. TEM images of carbon nanobrush. 517
Figure 159. EnerCerachip. 521
Figure 160. Cambrian battery. 534
Figure 161. Printed battery. 538
Figure 162. Prieto Foam-Based 3D Battery. 539
Figure 163. Printed Energy flexible battery. 541
Figure 164. ProLogium solid-state battery. 544
Figure 165. QingTao solid-state batteries. 545
Figure 166. Schematic of the quinone flow battery. 547
Figure 167. Sakuú Corporation 3Ah Lithium Metal Solid-state Battery. 553
Figure 168. Salgenx S3000 seawater flow battery. 554
Figure 169. Samsung SDI's sixth-generation prismatic batteries. 556
Figure 170. SES Apollo batteries. 561
Figure 171. Sionic Energy battery cell. 568
Figure 172. Solid Power battery pouch cell. 571
Figure 173. Stora Enso lignin battery materials. 573
Figure 174.TeraWatt Technology solid-state battery 583
Figure 175. Zeta Energy 20 Ah cell. 608
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