リチウム金属電池2025-2035年：技術、プレーヤー、予測

Lithium Metal Batteries 2025-2035: Technology, Players, and Forecasts

このレポートは、4 つの主要技術 (固体、液体電解質、リチウム硫黄、リチウム空気)、プレーヤーのイノベーション、アプリケーション市場の評価など、リチウム金属電池市場に関する洞察と市場情報を提供します... もっと見る

出版社	出版年月	電子版価格	納期	ページ数	言語
IDTechEx アイディーテックエックス	2025年2月1日	US$7,000 電子ファイル（1-5ユーザライセンス）ライセンス・価格情報注文方法はこちら	お問合わせください	161	英語

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サマリー

このレポートは、4 つの主要技術 (固体、液体電解質、リチウム硫黄、リチウム空気)、プレーヤーのイノベーション、アプリケーション市場の評価など、リチウム金属電池市場に関する洞察と市場情報を提供します。予測は 2025 年から 2035 年までの 10 年間を対象としており、この期間に 3 つの化学組成 (固体、液体電解質、リチウム硫黄) が大量生産されると見込まれています。これは、リチウム金属アノードを使用した電池の開発に関するこれまでで最も包括的な市場分析です。

成長の原動力とエネルギー密度のニーズ

リチウム金属電池市場は商業化の瀬戸際にあり、開発努力は自動車、航空、および家電業界からの需要によって推進されています。この需要は、多くのアプリケーションでより高いエネルギー密度要件が求められているためです。エネルギー密度は、電気自動車の航続距離の大きなボトルネックです。電池の容量はほとんどのバッテリー電気自動車で標準化されており、グラファイトアノードを使用する現在のリチウムイオン技術では、この容量制限を考えると、電池の全体的な容量を大幅に向上させることはできません。その結果、自動車 OEM は新しい化学組成と電池設計を模索しています。

リチウム金属の紹介

このレポートでは、リチウム金属電池、つまり従来のグラファイト陽極の代わりにリチウム金属陽極を使用したリチウムイオン化学反応を使用する二次電池について説明します。陰極と電解質はセルの設計によって異なりますが、最も一般的な陰極は現行の NMC と LFP であり、電解質は固体、半固体、または液体です。リチウム金属電池は、800 Wh/L を超えるエネルギー密度と 400 Wh/kg を超える比エネルギーを提供することが実証されています。一方、グラファイト陽極のリチウムイオンは、500 Wh/L と 200 Wh/kg しか達成できません。しかし、リチウム金属の開発は、リチウムデンドライトの形成により早期劣化を引き起こし、サイクル寿命を制限するため、歴史的に困難でした。セパレーターの開発や代替圧力、温度、充電条件の導入など、このメカニズムに対抗する努力がなされてきましたが、セル開発者が商業化に近づき始めたのはここ数年のことです。

リチウム金属セルと現行のグラファイトアノードセルのセル構造の比較。出典: IDTechEx

予測

リチウム金属バッテリーの予測は、2025年から2035年までの10年間を対象としています。これには、固体、液体電解質、リチウム硫黄セクターの主要な商業化マイルストーンが含まれており、それぞれが2035年までに車両対応セルを達成すると予測されています。予測手法では、予想される商業化タイムラインをカバーする主要プレーヤーとの主なインタビューを活用し、資金調達の傾向、製造能力を調査し、リチウム金属技術の重要性を判断するためにいくつかの対象市場を調査しました。レポートには、電気自動車、消費者向け電子機器、ドローン、航空/防衛に焦点を当て、アプリケーション領域別に3つの主要なテクノロジーグループの内訳が含まれています。

主な側面:

このレポートは、3つの主要なサブテクノロジーと4つのアプリケーション領域を含む、リチウム金属バッテリー業界の市場分析と洞察を提供します。これには以下が含まれます:

リチウム金属電池の開発が直面する主な課題のレビュー:

アノード材料としてのリチウム金属の歴史
サプライチェーン分析
リチウムデンドライトの考察
圧力、温度、充放電プロトコルの最適化

固体、液体電解質、アノードレス、リチウム硫黄、リチウム空気の技術分析:

各電池設計の技術的利点のレビュー
技術セクターとグラファイトアノードリチウムイオン電池のベンチマークと比較
商品化と量産の見積もり
アプリケーション市場と最も適した化学物質のレビュー

市場分析と予測:

2025 年から 2035 年までの固体、液体電解質、リチウム硫黄の 10 年間の予測
さまざまな技術のプレーヤー分析
アプリケーション市場の評価と規模の見積もり

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Summary

この調査レポートは、3つの主要なサブテクノロジーと4つのアプリケーション領域を含む、リチウム金属バッテリー業界の市場分析と洞察を提供しています。

主な掲載内容（目次より抜粋）

リチウム金属アノード: 概要とめっき溶液
リチウム金属箔の供給
液体電解質リチウム金属
アノードレスリチウム金属
リチウム金属を含む固体
リチウム硫黄
リチウム空気

Report Summary

This report provides insight and market intelligence into the lithium metal battery market, including four key technologies (solid-state, liquid electrolyte, lithium-sulfur and lithium-air), player innovation and application market evaluation. The forecast covers a ten-year period from 2025-2035, in which three chemistries are expected to see mass production (solid-state, liquid electrolyte and lithium-sulfur). It is the most comprehensive market analysis to date on the development of batteries using lithium metal anodes.

Growth drivers and energy density needs

The lithium metal battery market is on the cusp of commercialization, with development efforts driven by demand from the automotive, aviation and consumer electronics industries. This demand is due to higher energy density requirements in many applications. Energy density is a major bottleneck for range in electric vehicles. The battery volume is standardized in most battery electric vehicles, and current lithium-ion technology using graphite anodes is unable to significantly improve the overall capacity of the battery given this volume restriction. As a result, automotive OEMs are looking to new chemistries and battery designs.

An introduction to lithium metal

This report covers lithium metal batteries, i.e. secondary batteries using lithium-ion chemistry with a lithium metal anode instead of the conventional graphite anode. Cathode and electrolyte vary depending on cell design, but the most popular cathodes are the incumbent NMC and LFP, while electrolytes can be solid, semi-solid or liquid. Lithium metal batteries have been proven to offer energy densities over 800 Wh/L and specific energies of more than 400 Wh/kg, compared with graphite-anode lithium-ion which can only achieve 500 Wh/L and 200 Wh/kg. However, development of lithium metal has been historically challenging as a result of lithium dendrite formation, which causes early degradation and limits cycle life. Efforts have been made to counteract this mechanism, including the development of separators and the introduction of alternative pressure, temperature and charging conditions, however, only in the last few years have cell developers begun to approach commercialization.

Cell structure comparison for lithium metal cells vs. incumbent graphite-anode cells. Source: IDTechEx

Forecasting

The lithium metal battery forecast covers a ten-year period between 2025 and 2035. This includes major commercialization milestones for solid-state, liquid electrolyte and lithium-sulfur sectors with each of them predicted to achieve vehicle-ready cells by 2035. The forecast methodology utilized primary interviews with major players covering expected commercialization timelines, as well as examining funding trends, manufacturing capacity and studying several addressable markets to determine the significance of lithium metal technology. The report includes breakdowns for each of the three main technology groups by application area, looking at electric vehicles, consumer electronics, drones and aviation/defense.

Key Aspects:

This report provides market analysis and insights into the lithium metal battery industry, including three major sub-technologies and 4 application areas. This includes:

A review of major challenges facing lithium metal battery development:

History of lithium metal as an anode material
Supply chain analysis
Lithium dendrite discussion
Pressure, temperature and charge-discharge protocol optimization

Technological analysis across solid-state, liquid electrolyte, anode-less, lithium-sulfur and lithium-air:

Review of technology advantages for each battery design
Benchmarking and comparison between technology sectors and to graphite anode lithium-ion batteries
Commercialization and mass production estimates
Review of application markets and the chemistries most suited

Market analysis and forecasting:

Ten-year forecast for solid-state, liquid electrolyte and lithium-sulfur from 2025-2035
Player analysis across different technologies
Application market evaluation and size estimates

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1. EXECUTIVE SUMMARY

1.1. The scope of this report

1.2. Who should read this report?

1.3. Research methodology

1.4. Why is the lithium metal battery market interesting?

1.5. Battery anode materials discussion

1.6. Battery anode materials discussion: Silicon

1.7. High energy Li-ion anode technology overview

1.8. The power of lithium metal

1.9. Challenges of lithium metal: Dendrite formation

1.10. Lithium metal: Pressure, temperature and charge-discharge protocols

1.11. Lithium metal: Solutions and additives

1.12. Lithium metal electrolyte choice: Solid-state vs liquid

1.13. Lithium metal cathode choice: NMC, LFP and sulfur

1.14. Lithium metal technology benchmarking

1.15. Lithium metal for electric vehicles

1.16. Lithium metal for unmanned aerial vehicles (UAVs)

1.17. Lithium metal for consumer electronics

1.18. Lithium metal for satellites (LEO, GEO and Starlink)

1.19. Lithium metal application market conclusions

1.20. Lithium metal development in different regions

1.21. Lithium metal players

1.22. Forecast methodology

1.23. Global lithium metal battery capacity: 2025-2035

1.24. Global lithium metal battery market: 2025-2035

1.25. Lithium metal market proportions for 2035

1.26. Key takeaways for the lithium metal battery market

1.27. Access More With an IDTechEx Subscription

2. LITHIUM METAL ANODES: INTRODUCTION AND PLATING SOLUTIONS

2.1. Anode choices in lithium-ion batteries

2.2. High energy Li-ion anode technology overview

2.3. Lithium metal anodes - early failures

2.4. Understanding energy density

2.5. Lithium plating

2.6. Lithium plating illustration

2.7. The effect of current density on dendrite formation

2.8. Effects of pressure on void formation and lithium plating

2.9. Effects of temperature on void formation and lithium plating

2.10. Charge-discharge asymmetry effects on degradation

2.11. Pressure can lower energy density

2.12. Separator layers

2.13. Mechanical blocking

2.14. Ion transport regulation

2.15. Deposition regulation

2.16. Current collector modification

3. LITHIUM METAL FOIL SUPPLY

3.1. Impact of Li-metal anodes on lithium demand

3.2. Traditional lithium sources

3.3. Direct lithium extraction

3.4. Lithium recycling

3.5. Blue Solutions - recycling chain

3.6. Recycling proposed by Blue Solutions

3.7. Lithium metal recycling from Blue Solutions

3.8. The need for thin and cheap lithium foils

3.9. Alternative methods for foil creation

3.10. Comparison of methods

3.11. Li-S lithium foil production

3.12. Li-metal

3.13. Pure Lithium Corporation

3.14. Pure Lithium's Li-foil electrode production

3.15. Arcadium Lithium - LIOVIX®

3.16. LIOVIX® performance and characteristics

4. LIQUID ELECTROLYTE LITHIUM METAL

4.1. Liquid electrolytes

4.2. SES AI

4.3. SES AI batteries

4.4. SES AI - use of artificial intelligence

4.5. Sion Power

4.6. Sion Power technology

4.7. Sepion Tech

4.8. Feon Energy

4.9. Cuberg/Northvolt

4.10. Liquid electrolyte lithium metal chemistry analysis

5. ANODE-LESS LITHIUM METAL

5.1. Anode-less design

5.2. Anode creation through charging

5.3. A lack of excess - lifetime cycling challenges

5.4. Cathode choice

5.5. Anode-less solid-state batteries

5.6. QuantumScape

5.7. Ensurge MicroPower

5.8. Samsung

5.9. Dual-chemistry battery systems

5.10. ONE - Gemini

5.11. Anode-less lithium metal chemistry analysis

6. SOLID-STATE WITH LITHIUM METAL

6.1. Solid electrolytes

6.2. Classifications of solid-state electrolytes

6.3. Popular solid-state battery cell choices

6.4. History of solid-state batteries

6.5. Solid-state electrolytes

6.6. Requirements for solid-state electrolytes with multifunctions

6.7. Value propositions of solid-state batteries

6.8. Current electrolyte challenges and possible solution

6.9. Solid-state electrolyte chemistry analysis

7. LITHIUM-SULFUR

7.1. Lithium-sulfur batteries: An introduction

7.2. Operating principle of Li-S

7.3. Li-S advantages and use cases

7.4. Polysulfide shuttle

7.5. Alternative electrolytes

7.6. Selective membranes for polysulfide shuttle inhibition

7.7. Cathode swelling forces

7.8. Expansion-tolerant cathode architectures

7.9. Binder-free architectures

7.10. Solutions to Li-S challenges

7.11. NexTech Batteries

7.12. Li-S Energy

7.13. Graphene Batteries AS

7.14. Zeta Energy

7.15. theion

7.16. Lyten

7.17. Gelion

7.18. LG Chem Li-S IP

7.19. Lithium-sulfur companies

7.20. Value proposition of Li-S batteries

7.21. What markets exist for lithium sulphur batteries?

7.22. What markets exist for lithium sulphur batteries?

7.23. Li-S cost structure

7.24. Li-S material intensity

7.25. Li-S cost calculation

7.26. Li-S cost comparisons

7.27. Lithium sulfur chemistry analysis

7.28. Concluding remarks on Li-S

8. LITHIUM-AIR

8.1. Lithium-air batteries: An introduction

8.2. Basic design

8.3. Air vs oxygen

8.4. Pore clogging

8.5. Electrolyte choice

8.6. PolyPlus

8.7. PLE separator

8.8. Polyplus - a note on lithium seawater

8.9. Lithium-seawater batteries for marine applications

8.10. Lithium Air Industries

8.11. IIT/Argonne National Lab

8.12. Lithium air chemistry analysis

8.13. Concluding remarks on lithium-air

9. FORECASTS

9.1. Forecast methodology

9.2. Global capacity of solid-state batteries with lithium metal anodes

9.3. Global market for solid-state batteries with lithium metal anodes

9.4. Global capacity of lithium metal batteries with liquid electrolyte

9.5. Global market for lithium metal batteries with liquid electrolyte

9.6. Global capacity of lithium-sulfur batteries

9.7. Global market for lithium-sulfur batteries

9.8. Global lithium metal battery market: 2025-2035

9.9. Lithium metal market proportions for 2035

9.10. Total global capacity of lithium-metal anode batteries

9.11. Conclusions

10. COMPANY PROFILES

10.1. Company profiles

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