In den letzten zehn Jahren haben Lithiumbatterien aufgrund ihrer überlegenen Leistung in Haushalts- und Industrieanwendungen an Beliebtheit gewonnen. Die hohe Energiedichte und die ausgezeichneten elektrischen Energiespeicherfähigkeiten dieser Batterien sind die Hauptfaktoren für ihren Erfolg. Die hohe Energiedichte von Lithiumbatterien bedeutet, dass sie mehr Energie in einem kleineren Volumen und mit weniger Materialverbrauch speichern können, was sie zu einer beliebten Wahl für kleine, tragbare und tragbare Produkte macht.
Hauptakteure auf dem globalen Lithiumbatteriemarkt
Der Marktwert der Lithiumbatterieindustrie beträgt etwa 54,4 Milliarden US-Dollar im Jahr 2023. Mit steigender Nachfrage nach Lithiumbatterien wird erwartet, dass der Markt von 2024 bis 2030 kontinuierlich mit einer durchschnittlichen jährlichen Wachstumsrate von etwa 20,3% wachsen wird. Die Automobilindustrie ist der Hauptkunde von Lithiumbatterien und hat das größte Entwicklungspotenzial. Dank der Verbesserung der Leistung von Lithiumbatterien und der Kostensenkung wird erwartet, dass die Zulassung von Elektrofahrzeugen (EVs) auf der ganzen Welt exponentiell steigen wird.
Die Vereinigten Staaten führen den Markt in diesem Bereich an, mit steigenden Verkäufen von Elektrofahrzeugen, die durch günstige Vorschriften und eine große Anzahl von privaten Betreibern angetrieben werden. Bis 2030 wird erwartet, dass 64% der leichten Fahrzeuge in den Vereinigten Staaten mit Lithiumbatterien betrieben werden. Unter den großen Lithiumbatterieherstellern erzielt die Albemarle Corporation (ALB) die höchsten Gewinne und hat eine Marktkapitalisierung von 18,1 Milliarden US-Dollar. Andere wichtige Akteure wie LG Energy Solutions aus Südkorea, der japanische Industriegigant Toshiba Corporation und Arcadium Lithium PLC sind weltweit führend in der Entwicklung von Lithiumbatterien.
Chinas Position auf dem globalen Lithiumbatteriemarkt
In der Zwischenzeit nehmen chinesische Batteriehersteller eine entscheidende Position auf dem globalen Lithiumbatteriemarkt ein. Mit mehr als einem Jahrzehnt Vorsprung führt China nicht nur weltweit in der betriebenen und geplanten Batterieproduktionskapazität, sondern ist auch der größte Markt für Elektrofahrzeuge. Obwohl das Ende der staatlichen Subventionen und wirtschaftliche Drucke Anfang 2023 die Produktion von Elektrofahrzeugen vorübergehend gedrosselt haben, bleiben die Batteriehersteller zuversichtlich in der langfristigen Entwicklung des Marktes und haben allein im ersten Quartal 2023 247 Gigawattstunden (GWh) neue Batteriekapazität angekündigt.
EVE Energy wird voraussichtlich fast die Hälfte dieser neuen Kapazität übernehmen und soll bis 2030 Chinas zweitgrößter Batteriehersteller nach CATL werden, wobei die Kapazität von 2023 um fast 500% steigt. Die Positionen der Hauptakteure wie BYD, CALB Group und SVOLT Energy Technology werden während des Prognosezeitraums unverändert bleiben. Darüber hinaus werden Unternehmen wie Sunwoda Electronic, Chuneng New Energy und Funing Technology bis 2030 jeweils eine Gesamtbatterieproduktion von mehr als 100 GWh in China haben. Schnelle Veränderungen in der Batterieherstellung in China bedeuten, dass bis 2030 neue führende Unternehmen entstehen könnten.
Fortschritte in der Lithiumbatterietechnologie und neue Lithiumbatterien
Fortschritte in der Lithiumbatterietechnologie haben zu effizienteren und leistungsstärkeren Produkten geführt. Neue Lithiumbatterien tauchen jeden Monat auf, und Lithiumeisenphosphat (LFP)-Batterien dominieren derzeit den Markt. China ist der führende Hersteller von LFP-Batterien und produziert 95% der LFP-Batterien, die in fast allen leichten Nutzfahrzeugen (LDVs) installiert sind. Gleichzeitig wird auch die Lieferkette für Natrium-Ionen-Batterien ohne Lithium aufgebaut, mit mehr als 100 Gigawattstunden (GWh) Produktionskapazität, die hauptsächlich in China betrieben oder angekündigt wird. Mit seiner dominanten Position in der LFP-Batteriechemie produziert Chinas Contemporary Amperex Technology Co., Ltd. (CATL) die meisten LKW-Batterien. Die Langlebigkeit und die niedrigeren Kosten von LFP-Batterien machen sie zu einer bevorzugten Alternative zu herkömmlichen Lithium-Ionen-Batterien.
Feststoff-Lithiumbatterien (ASSLBs) werden aufgrund ihrer höheren Sicherheit ebenfalls immer beliebter. Die meisten Hersteller verwenden Sulfid-Elektrolyte mit hoher ionischer Leitfähigkeit, um effiziente Betriebsfähigkeiten zu erreichen. Die signifikante elektronische Leitfähigkeit von Sulfid-Elektrolyten (ca. 10^-8 S cm^-1) fördert jedoch die direkte Ablagerung von Lithiumdendriten in Elektrolytpartikeln, was zu schwerwiegenden Selbstentladungsproblemen führt.
Forscher haben kürzlich eine Strategie zur elektronischen Isolierung an Korngrenzen (GBEI) eingeführt, um zu verhindern, dass Elektronen durch Korngrenzen (GBs) transportiert werden. Dieser Ansatz ermöglicht es Li-Li-symmetrischen Zellen, eine Zykluslebensdauer zu zeigen, die 30 Mal länger ist als die von reinen Sulfid-Elektrolyten, und reduziert die Selbstentladungsrate von vollen Zellen auf ein Drittel des Originals. Li-LiCoO2 ASSBs behalten eine hohe Kapazität von 80% nach 650 Zyklen und halten eine stabile Zyklusleistung für mehr als 2.600 Zyklen bei einer Stromdichte von 0,5 mA cm-2 aufrecht.
Zukünftige Innovationen werden voraussichtlich die Zukunft von Lithiumbatterien prägen, wobei die Integration neuer Materialien eine wichtige Rolle bei der Steigerung der Energiedichte und der Reduzierung der Rohstoffkosten spielt, was wiederum die Kosten für Zellen und Batteriepacks senkt. Neue Elektrolytchemien sind dabei am wichtigsten. Diese Formulierungen sind entscheidend für die Entwicklung negativer und positiver Aktivmaterialien für Lithiumbatterien der nächsten Generation.
Im Bereich der Batteriechemie hat sich die Lithium-Nickel-Mangan-Kobalt (NMC)-Batteriechemie aufgrund ihrer überlegenen Energiedichte, insbesondere in Bezug auf die Reichweite, zum Marktführer entwickelt, was sie im Vergleich zu kostengünstigeren und sichereren Lithiumeisenphosphat (LFP)-Batterien attraktiver macht. Obwohl die Energiedichte ein wichtiger Faktor bei der Batterieauswahl ist, ist die Verwendung der LFP-Technologie in China bis 2022 gebührenfrei, was auch die Marktzulassung der LFP-Technologie beeinflusst.
NMC-Batterien werden im Jahr 2023 einen globalen Marktanteil von etwas über der Hälfte haben und in Europa einen Marktanteil von fast 70% haben und voraussichtlich bis 2030 auf 77,2% steigen. Im Gegensatz dazu werden LFP-Batterien in Europa im Jahr 2023 nur einen Marktanteil von 5,2% haben und bis zum Ende des Prognosezeitraums weiter auf 0,5% zurückgehen. Auf dem US-Markt wird erwartet, dass LFP-Batterien im Jahr 2030 einen Marktanteil von 20% haben, während NMC-Batterien 50,2% und NMC-Aluminium-Varianten 15,3% ausmachen werden.
Trotz begrenzter Vorräte an kritischen Mineralressourcen in Europa und den Vereinigten Staaten ist das Wachstum des Marktanteils von NMC-Batterien immer noch signifikant. Der Abbau von Kobalt- und Nickelressourcen, die in NMC-Batterien verwendet werden, ist stark konzentriert in der Demokratischen Republik Kongo und Indonesien. Derzeit werden die meisten Materialien in China zu batteriefähigen Verbindungen und Batterie-Positivelektroden verarbeitet. Obwohl die Vereinigten Staaten und die Europäische Union relevante Gesetze erlassen haben, um die Sicherheit der Versorgung und das Recycling strategischer Mineralien zu gewährleisten, wird es ein langer Prozess sein, eine vollständige Lieferkette von Minen bis zu Recyclinganlagen aufzubauen.
