In de afgelopen tien jaar hebben lithiumbatterijen aan populariteit gewonnen vanwege hun superieure prestaties in huishoudelijke en industriële toepassingen. De hoge energiedichtheid en uitstekende elektrische energieopslagcapaciteiten van deze batterijen zijn de belangrijkste factoren in hun succes. De hoge energiedichtheid van lithiumbatterijen betekent dat ze meer energie kunnen opslaan in een kleinere volume en met minder materiaalverbruik, wat hen een populaire keuze maakt voor kleine, draagbare en draagbare producten.
Belangrijke spelers op de wereldwijde lithiumbatterijmarkt
De marktwaarde van de lithiumbatterijindustrie bedraagt ongeveer $54,4 miljard in 2023. Naarmate de vraag naar lithiumbatterijen toeneemt, voorspellen experts dat de markt gestaag zal groeien met een samengesteld jaarlijks groeipercentage van ongeveer 20,3% van 2024 tot 2030. De auto-industrie is de belangrijkste klant van lithiumbatterijen en heeft het grootste ontwikkelingspotentieel. Dankzij de verbetering van de prestaties van lithiumbatterijen en de kostenverlaging wordt verwacht dat het aantal registraties van elektrische voertuigen (EV's) over de hele wereld exponentieel zal groeien.
De Verenigde Staten leiden de markt in deze markt, met toenemende verkoop van elektrische voertuigen gedreven door gunstige regelgeving en een groot aantal particuliere exploitanten. Tegen 2030 wordt verwacht dat 64% van de lichte voertuigen in de Verenigde Staten wordt aangedreven door lithiumbatterijen. Onder de belangrijkste fabrikanten van lithiumbatterijen genereert Albemarle Corporation (ALB) de hoogste winsten en heeft een marktkapitalisatie van $18,1 miljard. Andere belangrijke spelers, zoals LG Energy Solutions uit Zuid-Korea, het Japanse industriële gigant Toshiba Corporation en Arcadium Lithium PLC, zijn wereldleiders in de ontwikkeling van lithiumbatterijen.
De positie van China op de wereldwijde lithiumbatterijmarkt
Ondertussen nemen Chinese batterijfabrikanten een sleutelpositie in op de wereldwijde lithiumbatterijmarkt. Met meer dan een decennium voorsprong leidt China niet alleen de wereld in operationele en geplande batterijproductiecapaciteit, maar is het ook 's werelds grootste markt voor elektrische voertuigen. Hoewel het einde van staatsubsidies en economische druk in het begin van 2023 de productie van elektrische voertuigen tijdelijk heeft afgeremd, blijven batterijfabrikanten vertrouwen hebben in de langetermijnontwikkeling van de markt, met aankondiging van 247 gigawattuur (GWh) aan nieuwe batterijcapaciteit alleen al in het eerste kwartaal van 2023.
EVE Energy zal naar verwachting bijna de helft van deze nieuwe capaciteit op zich nemen en naar verwachting in 2030 de op een na grootste batterijfabrikant van China worden na CATL, met een capaciteitsverhoging van bijna 500% vanaf 2023. De posities van belangrijke spelers zoals BYD, CALB Group en SVOLT Energy Technology zullen gedurende de prognoseperiode ongewijzigd blijven. Bovendien zullen bedrijven zoals Sunwoda Electronic, Chuneng New Energy en Funing Technology elk tegen 2030 een totale batterijproductie van meer dan 100GWh in China hebben. Snelle veranderingen in de batterijproductie-industrie van China betekenen dat er in 2030 nieuwe toonaangevende bedrijven kunnen opkomen.
Vooruitgang in lithiumbatterijtechnologie en nieuwe lithiumbatterijen
Vooruitgang in lithiumbatterijtechnologie heeft geleid tot efficiëntere en krachtigere producten. Nieuwe lithiumbatterijen verschijnen elke maand en lithiumijzerfosfaat (LFP) -batterijen domineren momenteel de markt. China is de toonaangevende fabrikant van LFP-batterijen en produceert 95% van de LFP-batterijen geïnstalleerd in bijna alle lichte voertuigen (LDV's). Tegelijkertijd wordt de toeleveringsketen voor natrium-ionbatterijen zonder lithium ook opgezet, met meer dan 100 gigawattuur (GWh) aan productiecapaciteit voornamelijk in bedrijf of aangekondigd in China. Met zijn dominante positie in LFP-batterijchemie produceert Contemporary Amperex Technology Co., Ltd. (CATL) van China de meeste vrachtwagenbatterijen. De duurzaamheid en lagere kosten van LFP-batterijen maken ze tot een voorkeursalternatief voor traditionele lithium-ionbatterijen.
Vaste-stof lithiumbatterijen (ASSLB's) worden ook steeds populairder vanwege hun hogere veiligheid. De meeste fabrikanten gebruiken sulfide-elektrolyten met een hoge ionische geleidbaarheid om efficiënte bedrijfsmogelijkheden te bereiken. De significante elektronische geleidbaarheid van sulfide-elektrolyten (ongeveer 10^-8 S cm^-1) bevordert echter de directe afzetting van lithiumdendrieten in elektrolytdeeltjes, wat leidt tot ernstige zelfontlaadproblemen.
Onderzoekers introduceerden onlangs een strategie voor elektronische isolatie van korrelgrenzen (GBEI) om te voorkomen dat elektronen door korrelgrenzen (GB's) transporteren. Deze aanpak maakt het mogelijk dat Li-Li symmetrische cellen een levensduur van 30 keer langer vertonen dan die van ongerepte sulfide-elektrolyten en vermindert de zelfontlaadsnelheid van volledige cellen tot een derde van het oorspronkelijke. Li-LiCoO2 ASSB's behouden een hoge capaciteit van 80% na 650 cycli en behouden stabiele cyclische prestaties gedurende meer dan 2.600 cycli bij een stroomdichtheid van 0,5 mA cm-2.
Toekomstige innovaties zullen de toekomst van lithiumbatterijen vormgeven, waarbij de integratie van nieuwe materialen een cruciale rol speelt bij het verhogen van de energiedichtheid en het verlagen van de kosten van grondstoffen, waardoor de kosten van cellen en batterijpakketten worden verlaagd. Nieuwe elektrolytchemieën zijn hierbij het belangrijkst. Deze formuleringen zijn essentieel voor de ontwikkeling van negatieve en positieve actieve materialen voor lithiumbatterijen van de volgende generatie.
Op het gebied van batterijchemie is lithium-nikkel-mangaan-kobalt (NMC) batterijchemie de marktleider geworden vanwege zijn superieure energiecapaciteit, vooral wat betreft het rijbereik, waardoor het aantrekkelijker is in vergelijking met de goedkopere en veiligere lithium-ijzerfosfaat (LFP) batterijen. Hoewel energiedichtheid een belangrijke factor is bij de selectie van batterijen, is het gebruik van LFP-technologie in China vrij van octrooikosten tot 2022, wat ook van invloed is op de marktacceptatie van LFP-technologie.
NMC-batterijen zullen in 2023 wereldwijd een marktaandeel van iets meer dan de helft hebben, en een marktaandeel van bijna 70% in Europa, en naar verwachting zal dit tegen 2030 toenemen tot 77,2%. Daarentegen zal LFP-batterijen slechts een marktaandeel van 5,2% hebben in Europa in 2023 en naar verwachting verder dalen tot 0,5% tegen het einde van de voorspellingsperiode. In de Amerikaanse markt wordt verwacht dat LFP-batterijen tegen 2030 een marktaandeel van 20% zullen hebben, terwijl NMC-batterijen goed zullen zijn voor 50,2% en NMC-aluminiumvarianten voor 15,3%.
Ondanks de beperkte reserves van kritieke minerale hulpbronnen in Europa en de Verenigde Staten, is de groei van het marktaandeel van NMC-batterijen nog steeds significant. De mijnbouw van kobalt- en nikkelhulpbronnen die worden gebruikt in NMC-batterijen is sterk geconcentreerd in de Democratische Republiek Congo en Indonesië. Momenteel worden de meeste materialen verwerkt tot batterijwaardige verbindingen en batterijpositieve elektroden in China. Hoewel de Verenigde Staten en de Europese Unie relevante wetten hebben aangenomen om de beveiliging van de aanvoer en recycling van strategische mineralen te waarborgen, zal het een lang proces zijn om een volledige toeleveringsketen van mijnen tot recyclingfaciliteiten op te zetten.
