Stratistics MRC에 따르면, 세계 고체 배터리 시장은 2024년 20억 달러, 2030년에는 125억 달러에 달할 것으로 예상되며, 예측 기간 동안 35.7%의 연평균 복합 성장률(CAGR)을 나타낼 전망입니다.
고체 배터리는 기존의 리튬 이온 배터리에서 발견되는 액체 또는 젤 기반 전해질 대신 고체 전해질을 사용하는 첨단 에너지 저장 장치입니다. 이 설계는 액체 누출 및 연소 위험을 줄임으로써 안전성, 에너지 밀도 및 성능을 향상시킵니다. 고체 배터리는 또한 더 긴 수명과 더 빠른 충전 능력을 제공합니다. 보다 안전하고 효율적인 전력 솔루션을 통해 배터리 산업에 혁명을 일으킬 수 있기 때문에 전기자동차, 가전제품, 재생 가능 에너지 저장 등 다양한 응용 분야에서 개발이 진행되고 있습니다.
국제에너지기구(IEA)에 따르면 2021년 전 세계 전기차 판매량은 660만 대에 달하고, 2020년 대비 108% 증가할 것으로 예상됩니다.
장수명
고체 배터리는 기존 리튬 이온 배터리에 비해 수명이 훨씬 길며, Nature Energy 저널에 게재 된 연구에 따르면 고체 배터리는 원래 용량의 80%를 유지하면서 1,000 회 이상의 충전 주기를 달성 할 수 있다고합니다. 이러한 수명 연장은 액체 전해질보다 안정적이고 열화되기 어려운 고체 전해질을 사용하기 때문입니다. 수명 연장은 교체 비용 절감과 지속가능성 향상으로 이어져 고체 배터리를 전기자동차 및 가전제품에 적용하기에 특히 매력적입니다. 이러한 장점으로 인해 고체 배터리 기술에 대한 투자와 연구가 활발해져 시장 성장에 기여하고 있습니다.
제조상의 과제
제조상의 문제가 고체전지의 보급에 큰 걸림돌로 작용하고 있습니다. 고체 전해질을 제조하고 이러한 물질을 배터리 셀에 통합하는 데는 복잡한 공정이 필요하기 때문에 현재로서는 규모를 확장하기가 어렵습니다. 고체전지 제조는 전극과 전해질 사이의 계면 저항과 고온 처리의 필요성과 같은 문제에 직면해 있습니다. 이러한 문제는 제조 비용의 상승과 생산 능력의 제한을 초래합니다. 또한 상온에서 액체 전해질과 동일한 수준의 전도도를 달성하는 것은 여전히 어려운 과제로 남아 있습니다.
기술의 발전
현재 진행중인 연구 개발은 고체 전해질 재료의 개선, 제조 공정 개선 및 배터리 설계 최적화에 중점을두고 있으며, Science 저널에 게재 된 연구에 따르면 새로운 세라믹 전해질 재료는 이온 전도성과 안정성 측면에서 유망한 결과를 보여주었습니다. 이러한 발전은 더 높은 에너지 밀도, 더 빠른 충전 용량 및 향상된 안전 프로파일을 갖춘 고체 배터리로 이어질 수 있습니다. 또한 학계, 기술 기업 및 자동차 제조업체 간의 협력은 이 분야의 기술 혁신을 가속화하고 있습니다.
확장성 문제
고체 배터리는 실험실에서 유망한 것으로 여겨지지만, 상업적 수요를 충족시키기 위해 생산 규모를 확대하는 것은 여전히 어렵습니다. 현재 고체 배터리의 생산 능력은 제한되어 있으며, 대부분의 제조업체는 특수 용도의 소량만 생산할 수 있습니다. 고체 배터리의 제조 공정이 복잡하고 생산 설비 확장에 따른 높은 비용이 큰 장벽으로 작용하고 있습니다. 또한, 고체 배터리에 사용되는 특수 소재공급망은 기존 리튬 이온 배터리만큼 잘 구축되어 있지 않습니다. 이러한 확장성 문제는 고체 배터리의 대중화를 저해하는 요인으로 작용할 수 있습니다.
코로나19 팬데믹은 초기에는 연구소 폐쇄와 공급망 중단으로 인해 고체 배터리 연구 개발 활동에 혼란을 초래했습니다. 그러나 이 위기는 또한 회복탄력성과 지속가능성을 위한 첨단 에너지 저장 기술의 중요성을 부각시켰습니다. 국제에너지기구(IEA)에 따르면, 팬데믹에도 불구하고 2020년 전 세계 전기차 판매량은 41% 증가했다고 합니다. 이러한 전기자동차의 지속적인 보급은 경기 회복을 위한 기술 혁신에 대한 관심 증가와 함께 고체 배터리 개발에 대한 장기적인 투자를 가속화할 수 있습니다.
예측 기간 동안 가전제품 분야가 가장 큰 비중을 차지할 것으로 예상됩니다.
민수용 전자기기 분야는 예측 기간 동안 가장 큰 시장 점유율을 차지할 것으로 예상됩니다. 이는 스마트폰, 노트북, 웨어러블 기기에서 수명이 길고 안전한 배터리에 대한 수요가 증가하고 있기 때문으로 분석됩니다. 고체 배터리는 높은 에너지 밀도, 빠른 충전 기능, 향상된 안전성 등 소비자 전자기기에 여러 가지 이점을 제공합니다. 이러한 장점은 배터리 수명이 길고 화재 위험이 적은 장치에 대한 소비자의 요구와 일치합니다. 주요 전자제품 제조업체들은 경쟁력을 강화하기 위해 솔리드 스테이트 배터리 기술에 투자하고 있습니다. 소비자 전자제품의 높은 생산량과 고체 배터리가 새로운 기기 설계를 가능하게 할 수 있는 잠재력이 이 부문의 큰 시장 점유율에 기여하고 있습니다.
500mAh 이상 부문은 예측 기간 동안 가장 높은 CAGR을 보일 것으로 예상됩니다.
500mAh 이상의 부문은 예측 기간 동안 유리한 성장을 기록할 것으로 예상됩니다. 이 부문은 주로 전기자동차, 에너지 저장 시스템, 고성능 가전제품 등 더 큰 장치 및 용도를 대상으로 하며, 500mAh 이상의 용량을 가진 고체 배터리는 전기자동차의 주행 거리와 충전 속도를 크게 향상시켜 전기자동차 보급의 주요 장벽을 해결할 수 있습니다. 이러한 용도에 대한 수요 증가는 고체 배터리의 우수한 성능 특성과 결합하여 이 부문의 급격한 성장을 주도하고 있습니다.
예측 기간 동안 아시아태평양이 가장 큰 시장 점유율을 차지할 것으로 예상됩니다. 이러한 우위는 주로 이 지역의 배터리 제조 분야에서 강력한 존재감, 적극적인 전기차 도입 목표, 첨단 기술에 대한 막대한 투자에 기인합니다. 국제에너지기구(IEA)에 따르면 2021년 중국만 세계 전기자동차 판매량의 46%를 차지할 것으로 예상됩니다. 일본과 한국 같은 나라도 고체 배터리 연구개발의 최전선에 서 있습니다. 도요타, 삼성, 파나소닉과 같은 아시아 대기업들은 고체 배터리 기술에 많은 투자를 하고 있습니다. 이 지역의 탄탄한 전자제품 제조 생태계와 청정 에너지 및 전기 이동성을 촉진하는 정부 지원 정책은 더 큰 시장 점유율에 기여하고 있습니다.
추정 및 예측 기간 동안 유럽이 가장 높은 성장률을 나타낼 것으로 예상됩니다. 이러한 급격한 성장은 엄격한 환경 규제, 야심찬 기후 목표, 전기자동차 도입 및 재생에너지 통합에 대한 정부의 강력한 지원에 힘입은 것입니다. 유럽자동차산업협회(European Automobile Industry Association)에 따르면, 코로나19 사태에도 불구하고 2020년 EU의 전기차 판매량은 110% 증가했습니다. 또한, EU는 경쟁력 있는 배터리 산업 발전을 지원하기 위해 유럽 배터리 동맹과 같은 이니셔티브를 출범시켰습니다. 이러한 요인들은 지속가능성과 기술 혁신에 중점을 둔 유럽의 태도와 결합하여 이 지역의 고체 배터리 시장의 높은 성장률을 견인할 것으로 예상됩니다.
According to Stratistics MRC, the Global Solid State Battery Market is accounted for $2.0 billion in 2024 and is expected to reach $12.5 billion by 2030 growing at a CAGR of 35.7% during the forecast period. A solid-state battery is an advanced energy storage device that uses solid electrolytes instead of the liquid or gel-based electrolytes found in conventional lithium-ion batteries. This design enhances safety, energy density, and performance by reducing the risk of leakage and combustion. Solid-state batteries also offer longer lifespans and faster charging capabilities. They are being developed for various applications, including electric vehicles, consumer electronics, and renewable energy storage, due to their potential to revolutionize the battery industry with safer, more efficient power solutions.
According to the International Energy Agency, global electric car sales reached 6.6 million in 2021, a 108% increase from 2020.
Offer longer lifespan
Solid-state batteries offer a significantly longer lifespan compared to traditional lithium-ion batteries. According to research published in Nature Energy, solid-state batteries can potentially achieve over 1,000 charge cycles while maintaining 80% of their original capacity. This extended lifespan is attributed to the use of solid electrolytes, which are more stable and less prone to degradation than liquid electrolytes. The longer lifespan translates to reduced replacement costs and improved sustainability, making solid-state batteries particularly attractive for applications in electric vehicles and consumer electronics. This advantage is driving increased investment and research in solid-state battery technology, contributing to market growth.
Manufacturing challenges
Manufacturing challenges pose a significant restraint to the widespread adoption of solid-state batteries. The production of solid electrolytes and the integration of these materials into battery cells require complex processes that are currently difficult to scale up. Manufacturing of solid-state batteries faces issues such as interfacial resistance between electrodes and electrolytes, and the need for high-temperature processing. These challenges result in higher production costs and limited manufacturing capacity. Additionally, achieving the same level of conductivity as liquid electrolytes at room temperature remains a hurdle.
Technological advancements
Ongoing research and development efforts are focused on improving solid electrolyte materials, enhancing manufacturing processes, and optimizing battery designs. According to a study published in Science, new ceramic electrolyte materials have shown promising results in terms of ionic conductivity and stability. These advancements could lead to solid-state batteries with higher energy densities, faster charging capabilities, and improved safety profiles. Additionally, collaborations between academic institutions, technology companies, and automotive manufacturers are accelerating innovation in this field.
Scalability issues
While solid-state batteries show promise in laboratory settings, scaling up production to meet commercial demand remains challenging. The current production capacity for solid-state batteries is limited, with most manufacturers only able to produce small quantities for specialized applications. The complexity of solid-state battery manufacturing processes and the high costs associated with scaling up production facilities present significant barriers. Additionally, the supply chain for specialized materials used in solid-state batteries is not as well-established as that for traditional lithium-ion batteries. These scalability challenges could hinder the widespread adoption of solid-state batteries, particularly in mass-market applications.
The COVID-19 pandemic initially disrupted solid-state battery research and development activities due to laboratory closures and supply chain interruptions. However, the crisis also highlighted the importance of advanced energy storage technologies for resilience and sustainability. According to the International Energy Agency, despite the pandemic, global electric car sales grew by 41% in 2020. This continued growth in electric vehicle adoption, coupled with increased focus on technological innovation for economic recovery, may accelerate long-term investment in solid-state battery development.
The consumer electronics segment is expected to be the largest during the forecast period
The consumer electronics segment is predicted to secure the largest market share throughout the forecast period. This dominance is driven by the increasing demand for longer-lasting, safer batteries in smartphones, laptops, and wearable devices. Solid-state batteries offer several advantages for consumer electronics, including higher energy density, faster charging capabilities, and improved safety. These benefits align well with consumer demands for devices with longer battery life and reduced fire risks. Major electronics manufacturers are investing in solid-state battery technology to gain a competitive edge. The high volume of consumer electronics production and the potential for solid-state batteries to enable new device designs contribute to this segment's large market share.
The above 500mAh segment is expected to have the highest CAGR during the forecast period
The above 500mAh segment is expected to register lucrative growth during the estimation period. This segment primarily caters to larger devices and applications, including electric vehicles, energy storage systems, and high-performance consumer electronics. Solid-state batteries with capacities above 500mAh have the potential to significantly improve the range and charging speed of electric vehicles, addressing key barriers to EV adoption. The growing demand for these applications, coupled with the superior performance characteristics of solid-state batteries, is driving the rapid growth of this segment.
Over the forecast period, the Asia Pacific region is anticipated to hold the largest market share. This dominance is primarily driven by the region's strong presence in battery manufacturing, aggressive electric vehicle adoption targets, and significant investments in advanced technologies. According to the International Energy Agency, China alone accounted for 46% of global electric car sales in 2021. Countries like Japan and South Korea are also at the forefront of solid-state battery research and development. Major Asian companies such as Toyota, Samsung, and Panasonic have made substantial investments in solid-state battery technology. The region's robust electronics manufacturing ecosystem and supportive government policies promoting clean energy and electric mobility further contribute to its significant market share.
During the estimation period, the Europe region is forecasted to record the highest growth rate. This rapid growth is fueled by stringent environmental regulations, ambitious climate goals, and strong government support for electric vehicle adoption and renewable energy integration. According to the European Automobile Manufacturers Association, electric car sales in the EU increased by 110% in 2020 despite the pandemic. Additionally, the European Union has launched initiatives like the European Battery Alliance to support the development of a competitive battery industry. These factors, combined with Europe's focus on sustainability and technological innovation, are expected to drive the region's high growth rate in the solid-state battery market.
Key players in the market
Some of the key players in Solid State Battery Market include QuantumScape Corporation, Solid Power, Toyota Motor Corporation, Samsung SDI, Panasonic Corporation, LG Energy Solution, BYD Company Ltd., ProLogium Technology Co., Ltd., Ilika plc, Blue Solutions, Hitachi Zosen Corporation, Sakuu Corporation, BrightVolt, Excellatron, Prieto, Factorial Energy, and NGK Insulators, Ltd.
In July 2024, Volkswagen Group's battery company PowerCo and QuantumScape announced they have entered into a groundbreaking agreement to industrialize QuantumScape's next-generation solid-state lithium-metal battery technology.
In March 2024, Samsung SDI announced that it plans to begin mass producing solid-state batteries for electric vehicles (EVs) in 2027, with pilot production starting in 2025.
In January 2024, Toyota, the world's biggest automaker, said it had achieved a breakthrough in solid-state technology that addressed durability problems. It said it planned commercialization in 2027-2028 of a battery with a range of 1,000 km and a charging time of 10 minutes..