Stratistics MRC에 따르면 세계 박막전지 시장은 2024년 5억 9,000만 달러로 예측 기간 동안 CAGR은 21.8%로 성장하여 2030년까지는 19억 3,000만 달러에 이를 것으로 예상됩니다.
박막 전지는 양극, 부극, 전해질을 초박막으로 성막한 층상 구조를 특징으로 하는 소형 에너지 저장 장치입니다. 이 배터리는 스퍼터링 및 화학 증착과 같은 첨단 재료 및 제조 기술을 활용하여 몇 마이크로미터의 막을 형성합니다. 작고 가벼우므로 웨어러블, 센서, 마이크로 일렉트로닉스 등 다양한 용도에 통합할 수 있습니다. 또한 플렉서블 기판에서 제조할 수 있으므로 곡면이나 휴대 기기에 혁신적인 응용이 가능합니다.
인터내셔널 데이터 코퍼레이션(IDC)에 따르면 인도의 웨어러블 시장은 34%의 성장을 거두었으며 2023년에는 1억 3,420만 유닛을 기록했습니다.
휴대용 전자기기 수요 증가
스마트폰, 웨어러블 단말기, IoT 단말기 등 휴대용 전자기기에 대한 수요 증가가 박막전지 기술의 진보를 크게 뒷받침하고 있습니다. 이 배터리는 경량 설계, 유연한 폼 팩터, 고속 충전 기능 등 기존 전원 공급 장치에 비해 몇 가지 장점을 제공합니다. 소비자가 점점 더 모바일화되는 라이프스타일을 위해 보다 효율적이고 컴팩트한 전원 솔루션을 추구하는 가운데 제조업체는 더 높은 에너지 밀도와 긴 수명을 실현할 수 있는 박막 전지 개발에 주력하고 있습니다. 고체 전해질 및 나노구조 전극과 같은 재료의 혁신은 안전과 환경의 지속가능성을 보장하면서 성능을 더욱 향상시키고 있습니다.
제한된 에너지 밀도
가볍고 유연한 디자인으로 알려진 박막 배터리는 제한된 에너지 밀도로 인해 큰 문제에 직면하고 있습니다. 에너지 밀도는 단위 부피 또는 단위 중량당 저장되는 에너지의 양으로 컴팩트한 전원이 필요한 용도에 매우 중요합니다. 박막 기술은 일반적으로 기존의 벌크 배터리에 비해 에너지 저장 용량이 낮은 재료를 사용합니다. 그러나, 이 한계는 얇은 전극과 전해질층으로부터 발생하는 것으로, 유연성을 높이고 사이즈를 작게 하는 한편, 에너지 저장에 이용할 수 있는 활물질의 전체량은 제한됩니다.
무선 센서 채용 증가
무선 센서의 채용이 증가하고 있기 때문에 박막 전지의 개발과 이용이 크게 촉진되고 있습니다. IoT, 환경 모니터링, 스마트 디바이스 등의 용도로 산업계가 무선 기술에 점점 눈을 돌리면서 소형, 경량, 효율적인 전원에 대한 수요가 높아지고 있습니다. 유연성과 높은 에너지 밀도로 알려진 박막 배터리는 이러한 무선 센서를 완벽하게 보완하고 다양한 환경에 원활하게 통합할 수 있습니다. 플렉서블 기판으로 제작할 수 있어 혁신적인 설계가 가능하며, 웨어러블에서 스마트 패키징까지 다양한 표면에 센서를 내장할 수 있습니다.
규제상의 장애물
박막 배터리는 가볍고 유연한 설계가 기대되는 반면, 그 보급을 방해하는 심각한 규제 장애물에 직면하고 있습니다. 이러한 배터리는 기존의 규제 틀에서 벗어난 새로운 재료와 제조 공정을 사용하는 경우가 많으며, 안전성, 성능 및 환경 기준을 준수하는 것이 불확실합니다. 규제 기관은 이러한 혁신적인 기술을 효과적으로 평가하는 데 필요한 특정 지침이 부족할 수 있으므로 승인 프로세스가 오래 걸릴 수 있습니다. 지역에 따라 규제가 다르기 때문에 제조업체는 시장 진입이 복잡해지고 제조업체는 요구 사항의 연결을 극복해야합니다. 이는 비용 증가와 지연으로 이어지고 혁신을 저해하며 R&D 투자를 제한합니다.
COVID-19의 유행은 박막 전지 분야에 큰 영향을 주었고 공급망과 R&D 활동 모두에 영향을 미쳤습니다. 조업 정지나 제한에 의해 제조 공정이 혼란해 박막 전지에 불가결한 원재료의 생산이나 출하에 지연이 생겼습니다. 많은 기업들이 노동력 부족에 직면해, 조업 능력의 저하나 기술 혁신의 방해가 되었습니다. 연구 프로젝트의 자금이 당분간의 건강 관리 요구에 돌입되어 박막 전지 기술의 진보가 정체되었습니다.
예측 기간 동안 충전식 부문이 최대가 될 전망
예측 기간 동안 충전식 분야가 최대가 될 전망입니다. 가볍고 유연한 구조를 특징으로 하는 박막 전지는 보다 높은 에너지 밀도와 더 빠른 충방전 사이클을 실현하기 위한 기술 개발이 진행되고 있습니다. 리튬 폴리머나 고체 전해질 등의 재료의 혁신에 의해 안전성과 수명이 향상되어, 액 누설이나 열화 등의 이전의 제한에 대처하고 있습니다. 이 배터리는 휴대용 전자 기기, 웨어러블 기기, IoT 및 전기자동차와 같은 공간과 무게가 중요한 신기술에 특히 적합합니다. 또한 롤 투 롤 가공과 같은 고급 제조 기술을 통합함으로써 비용 효율적인 대규모 생산이 가능합니다.
세라믹 배터리 부문은 예측 기간 동안 가장 높은 CAGR이 예상됩니다.
세라믹 배터리 분야는 혁신적인 재료와 제조 기술을 통합함으로써 예측 기간 동안 CAGR이 가장 높을 것으로 예상됩니다. 가볍고 유연한 특성으로 알려진 박막 전지는 세라믹 부품으로 강화되는 경향이 강해져 열 안정성과 에너지 밀도가 향상되었습니다. 세라믹 재료는 고온을 견딜 수 있으며 우수한 이온 전도성을 제공하므로보다 효율적인 충 방전 사이클로 이어집니다. 이 강화는 배터리 수명을 연장할 뿐만 아니라 보다 빠른 충전을 가능하게 합니다. 또한, 세라믹의 사용은 누전의 위험을 줄이고 안전성을 높일 수 있기 때문에 이들 배터리는 휴대용 전자기기, 의료기기, 전기자동차 등 보다 광범위한 용도에 적합합니다.
북미는 배터리 기술 연구 개발(R&D)을 위한 자금이 증가하고 있기 때문에 추정기간 동안 시장에서 가장 큰 점유율을 차지하고 있습니다. 이 투자는 재료 및 제조 공정의 혁신을 촉진하여 보다 효율적이고 가볍고 유연한 배터리의 탄생으로 이어집니다. 소비자 일렉트로닉스, 전기자동차, 신재생에너지 저장과 같은 산업이 에너지 솔루션 개선을 요구하는 가운데, 박막 기술의 발전은 점점 더 중요해지고 있습니다. 또한 북미 기업은 이 자금을 활용하여 학술기관 및 연구기관과 협력하여 기술 혁신의 활발한 생태계를 육성하고 있습니다.
유럽은 예측 기간 동안 수익성이 높은 성장을 이룰 것으로 추정됩니다. 다양한 국가들이 연구와 혁신을 지원하는 정책을 실시하고 있으며, 이 지역 전체에서 박막 전지에 주력하는 신흥기업과 기존 기업에 자금과 보조금을 제공합니다. 이러한 이니셔티브는 화석연료에 대한 의존도를 줄이고 EU의 야심적인 기후 변화 목표를 따르는 지속가능한 에너지원을 촉진하는 것을 목표로 합니다. 또한 기존의 에너지 시스템에 이러한 첨단 배터리 기술을 통합하는 것을 촉진하기 위한 규제 프레임워크이 확립되고 있으며, 공공기관과 민간기업의 협력이 장려되고 있습니다. 이러한 요소가 지역 성장을 뒷받침하고 있습니다.
According to Stratistics MRC, the Global Thin Film Battery Market is accounted for $0.59 billion in 2024 and is expected to reach $1.93 billion by 2030 growing at a CAGR of 21.8% during the forecast period. A thin film battery is a compact energy storage device characterized by its layered structure, typically composed of a cathode, an anode, and an electrolyte, all deposited in ultra-thin films. These batteries utilize advanced materials and fabrication techniques, such as sputtering or chemical vapor deposition, to create films that can be just a few micrometers thick. Their small size and lightweight design make them ideal for integration into various applications, including wearables, sensors, and microelectronics. Additionally, they can be manufactured on flexible substrates, allowing for innovative applications in curved or portable devices.
According to the International Data Corporation (IDC), the Indian wearable market saw a 34% growth, recording 134.2 million units in 2023.
Increasing demand for portable electronics
The rising demand for portable electronics, such as smartphones, wearables, and IoT devices, is significantly driving advancements in thin film battery technology. These batteries offer several advantages over traditional power sources, including lightweight design, flexible form factors, and faster charging capabilities. As consumers seek more efficient and compact power solutions for their increasingly mobile lifestyles, manufacturers are focusing on developing thin film batteries that can deliver higher energy densities and longer lifespans. Innovations in materials, such as solid-state electrolytes and nanostructured electrodes, are further enhancing performance while ensuring safety and environmental sustainability.
Limited energy density
Thin film batteries, known for their lightweight and flexible design, face significant challenges due to limited energy density. Energy density refers to the amount of energy stored per unit volume or weight, and is crucial for applications requiring compact power sources. Thin film technologies typically utilize materials that offer lower energy storage capacity compared to traditional bulk batteries. However, this limitation arises from the thin electrodes and electrolyte layers, which, while enhancing flexibility and reducing size, restrict the overall amount of active material available for energy storage.
Increasing adoption of wireless sensors
The rising adoption of wireless sensors is significantly enhancing the development and utilization of thin film batteries. As industries increasingly turn to wireless technology for applications in IoT, environmental monitoring, and smart devices, the demand for compact, lightweight, and efficient power sources grows. Thin film batteries, known for their flexibility and high energy density, perfectly complement these wireless sensors, offering a seamless integration in various environments. Their ability to be produced on flexible substrates allows for innovative designs, enabling sensors to be embedded in diverse surfaces, from wearables to smart packaging.
Regulatory hurdles
Thin film batteries, while promising for their lightweight and flexible design, face significant regulatory hurdles that impede their widespread adoption. These batteries often use novel materials and manufacturing processes that fall outside traditional regulatory frameworks, leading to uncertainties in compliance with safety, performance, and environmental standards. Regulatory agencies may lack the specific guidelines needed to evaluate these innovative technologies effectively, resulting in prolonged approval processes. the variability in regulations across different regions complicates market entry for manufacturers, who must navigate a patchwork of requirements. This can lead to increased costs and delays, stifling innovation and limiting investment in research and development.
The COVID-19 pandemic significantly impacted the thin film battery sector, affecting both supply chains and research and development activities. Lockdowns and restrictions led to disruptions in the manufacturing processes, causing delays in production and shipment of raw materials essential for thin film batteries. Many companies faced workforce shortages, leading to reduced operational capacity and hindering innovation efforts. Funding for research projects was redirected to immediate healthcare needs, stalling advancements in thin film battery technology.
The Rechargeable segment is expected to be the largest during the forecast period
Rechargeable segment is expected to be the largest during the forecast period. Thin film batteries, characterized by their lightweight, flexible structure, are increasingly being engineered for higher energy density and faster charge/discharge cycles. Innovations in materials, such as lithium polymer and solid-state electrolytes, enhance safety and longevity, addressing previous limitations like leakage and degradation. These batteries are particularly well-suited for portable electronics, wearable devices, and emerging technologies like IoT and electric vehicles, where space and weight are critical. Furthermore, the integration of advanced manufacturing techniques, such as roll-to-roll processing, allows for cost-effective production at scale.
The Ceramic Battery segment is expected to have the highest CAGR during the forecast period
Ceramic Battery segment is expected to have the highest CAGR during the forecast period by integrating innovative materials and manufacturing techniques. Thin Film Batteries, known for their lightweight and flexible nature, are increasingly being enhanced with ceramic components, which improve their thermal stability and energy density. Ceramic materials can withstand higher temperatures and offer superior ionic conductivity, leading to more efficient charge and discharge cycles. This enhancement not only prolongs battery life but also enables faster charging capabilities. Additionally, the use of ceramics can reduce the risk of leakage and enhance safety, making these batteries suitable for a wider range of applications, including portable electronics, medical devices, and electric vehicles.
North America region commanded the largest share of the market throughout the extrapolated period due to the increased funding for research and development (R&D) in battery technologies. This investment is driving innovation in materials and manufacturing processes, leading to the creation of more efficient, lightweight, and flexible batteries. As industries such as consumer electronics, electric vehicles, and renewable energy storage demand improved energy solutions, advancements in thin film technology are becoming increasingly crucial. Furthermore, North American companies are leveraging this funding to collaborate with academic institutions and research organizations, fostering a vibrant ecosystem of innovation.
Europe region is estimated to witness profitable growth during the projected period of time. Various countries are implementing policies that support research and innovation, offering funding and grants to startups and established companies focused on thin film batteries across the region. These initiatives aim to reduce dependence on fossil fuels and promote sustainable energy sources, aligning with the EU's ambitious climate goals. Additionally, regulatory frameworks are being established to facilitate the integration of these advanced battery technologies into existing energy systems, encouraging collaborations between public institutions and private enterprises. These elements are boosting the regional growth.
Key players in the market
Some of the key players in Thin Film Battery market include Nissan Chemical Corporation, Johnson Energy Storage, Inc, Toshiba Corporation, Kopin Corporation, Prieto Battery Inc, Amprius Technologies, STMicroelectronics, SunPower Corporation, Angstrom Engineering Inc, Enfucell Flexible Electronics LTD and Molex, LLC.
In February 2024, LionVolt, a Dutch startup, started developing 3D solid-state batteries made up of a thin film containing billions of solid pillars, creating a patented 3D architecture with a large surface area. The company also raised EUR 15 million (USD 16 million) to scale up the production of these batteries.
In January 2024, Battery start-up BTRY raised CHF 900,000 in pre-seed financing to develop safe, long-lasting thin-film solid-state batteries that can be charged and discharged in one minute. The company has developed thin-film cells, which are only a few micrometers thick, into more powerful batteries. It has also developed a process that uses high-precision vacuum coating and no toxic solvents.
In October 2023, Toppan, a global leader in communication, decor materials, security, packaging, and electronics solutions, collaborated with the National Institute of Information and Communications Technology (NICT) and developed PQC CARD. This card is the world's first smart card equipped with post-quantum cryptography.
In September 2022, Molex expanded its manufacturing operations in Hanoi to add a new 16,000-square-meter facility. This expansion supports the growing demand for its products in different applications, including smartphones, TVs, home appliances, test equipment, and medical devices.
In January 2022, NGK signed a partnership with Exeter, a Swedish industrial company, to reach additional markets and expand new sectors by offering manufacturers low-power solutions and devices with prolonged or infinite battery life. As per the partnership, both companies would work closely to strengthen manufacturing capacity and enable each to bring products to market in areas such as the Internet of Things (IoT) and electronics (such as e-shelf labels, sensors, and remote controls).