次世代電池材料技術の成長機会

次世代電池のエネルギー・出力密度、サイクル寿命、安全性の向上により、多様な用途における顧客ニーズに対応

電気自動車（EV）や再生可能エネルギー貯蔵システムの需要拡大に伴い、高性能電池のニーズが高まっています。より高いエネルギー密度、より長い寿命、より高い安全性を備えた改良型電池技術へのシフトが、次世代（next-gen）電池材料技術の技術進歩を後押ししています。リチウムイオン（Li-ion）電池は、EV、モバイル機器、エネルギー貯蔵システムに広く使用されています。しかし、この技術には、エネルギー容量、充電時間、過熱、火災や爆発の原因となる熱暴走などの点で限界があります。新材料には、従来の電池材料の劣化や熱暴走のリスクといった課題を克服できる進歩があります。

コバルト、ニッケル、リチウムなどの材料は、抽出や加工時に環境に悪影響を及ぼす可能性があります。持続可能性と環境への影響は、電池材料の開発においてより重要な考慮事項となってきています。希少元素や有毒元素への依存度が低い材料の開発が重視されるようになっています。

Frost & Sullivanの「次世代電池材料技術の成長機会」調査は、新たな電池技術に使用される材料の技術進歩を特定・分析しています。これらの技術進歩は、固体電池、金属空気電池、リチウム硫黄電池、ナトリウムイオン電池の次世代電池材料に特化しています。この調査は、技術の主要な重点分野、課題、より良い実用性のための採用戦略に関する洞察を提供します。また、次世代電池材料の技術進歩の商業的展望もカバーしています。

Frost & Sullivanは、次世代電池材料の技術開発の主な分野を特定し、正極・負極・電解質・セパレータなどのコンポーネント、固体電池・金属空気電池・リチウム硫黄電池・ナトリウムイオン電池などの電池技術、電気自動車・家電・航空宇宙・防衛・医療機器・グリッド蓄電などの用途市場など、さまざまな領域に分類しました。世界中の政府および電池開発企業は、再生可能エネルギー統合、電気自動車、グリッド規模の蓄電における、これらの先端電池材料技術の重要性とその混乱の可能性を認識しています。各国政府は、次世代電池材料の研究と開発を促進するため、研究機関や材料開発企業に対する資金提供プログラムや助成金を開始しています。

主な質問

• 次世代電池材料の新技術は何か？
• 改善された電池材料のための新材料イノベーションにおける研究開発の取り組みとは？
• 次世代電池材料とその応用における新たな動向と商業化段階とは？
• 次世代電池材料技術における技術開発者の成長機会は何か？

目次

戦略的課題

• なぜ成長が難しくなっているのか？：成長を阻む要因
• The Strategic Imperative 8（TM）
• 次世代（Next-gen）電池材料業界におけるにおける上位3つの戦略的課題の影響
• 成長機会がGrowth Pipeline Engine（TM）を促進
• 調査手法
• 分析範囲
• セグメンテーション

成長機会分析

• 過去5年間における次世代電池の研究開発の著しい成長
• 従来の電池材料の課題
• SSB技術の展望
• 金属空気電池技術の展望
• リチウム硫黄電池技術の展望
• ナトリウムイオン電池（NIB）技術の展望
• エネルギー貯蔵システム全体の経済性を高める次世代電池材料開発
• 次世代電池材料の主な差別化要因
• 抑制要因を克服しアンメットニーズに対応する新たな次世代電池材料の技術開発
• 次世代電池材料技術の成長促進要因
• 次世代電池材料技術の成長抑制要因

技術分析：負極材料

• 負極材料技術の展望
• 負極材料技術のセグメンテーション
• 金属/メタロイド系負極材料の技術展望
• 次世代電池用負極材料：金属/メタロイド
• 非金属系負極材料の技術展望
• 次世代電池負極材料：非金属
• ポリマー系負極材料の技術展望
• 次世代電池負極材料：ポリマー
• 複合材料系負極材料の技術展望
• 次世代電池の負極材料：複合材料
• ナノマテリアル系負極材料の技術展望
• 次世代電池の負極材料：ナノマテリアル
• 有望な負極材料技術上位3つ：アナリストの洞察
• 次世代電池用負極材料技術を開発する主な利害関係者

技術分析：正極材料

• 正極材料技術の展望
• 正極材料技術のセグメンテーション
• 硫黄系正極材料の技術展望
• 次世代電池正極材料：硫黄
• 遷移金属系正極材料の技術展望
• 次世代電池正極材料：遷移金属
• 金属酸化物系正極材料の技術展望
• 次世代電池正極材料：金属酸化物
• ポリマー系正極材料の技術展望
• 次世代電池正極材料：ポリマー
• セラミック系正極材料の技術展望
• 次世代電池正極材料：セラミックス
• ナノマテリアル系正極材料の技術展望
• 次世代電池正極材料：ナノマテリアル
• 有望な正極材料技術上位3つ：アナリストの洞察
• 次世代電池用正極材料技術を開発する主な利害関係者

技術革新：電解質

• 電解質材料技術の展望
• 電解質材料技術セグメンテーション
• 無機固体電解質技術の展望
• 次世代電解質材料：無機固体電解質
• ポリマー系電解質技術の展望
• 次世代電解質材料：ポリマー系
• ニトリル系電解質技術の展望
• 次世代電解質材料：ニトリル系
• リチウム塩電解質技術の展望
• 次世代電解質材料：リチウム塩
• その他の電解質技術の展望
• 次世代電解質材料その他
• 有望な電解質材料技術上位3つ：アナリストの洞察
• 次世代電池用電解質材料技術を開発する主な利害関係者

技術革新：セパレーター

• セパレーター材料技術の展望
• セパレーター材料技術のセグメンテーション
• ポリマーセパレーター技術の展望
• 次世代セパレーター材料：ポリマー
• 複合セパレーター技術の展望
• 次世代セパレーター材料：複合材料
• NASICONセパレーター技術の展望
• 次世代セパレーター材料：NASICON
• 遷移金属セパレーター技術の展望
• 次世代セパレーター材料：遷移金属
• 窒化物セパレーター技術の展望
• 次世代セパレーター材料：窒化物
• ナノマテリアル・セパレーター技術の展望
• 次世代セパレーター材料：ナノマテリアル
• 有望な正極材料技術上位3つ：アナリストの洞察
• 次世代電池用セパレータ材料技術を開発する主な利害関係者

資金調達と投資シナリオ

• 次世代電池材料の資金調達と投資の見通し（2019年～2023年）
• 次世代電池材料の主な資金調達活動

IP分析

• 世界の次世代電池材料IP分析（2019年～2023年）
• 世界の次世代負極電池材料IP分析（2019年～2023年）
• 世界の次世代正極電池材料IP分析（2019年～2023年）
• 世界の次世代電解質電池材料IP分析（2019年～2023年）
• 世界の次世代セパレータ電池材料IP分析（2019年～2023年）

成長機会分析

• 成長機会1：先進ポリマー電解質と新しい加工法
• 成長機会2：ナノベースの負極と正極の開発と商業化
• 成長機会3：材料の厚さ、組成、形態の高精度化

付録

次のステップ

Advances in Energy and Power Density, Cycle Life, and Safety of Next-gen Batteries to Address Customer Needs across Diverse Applications

With the growing demand for electric vehicles (EVs) and renewable energy storage systems, the need for high-performance batteries is increasing. The shift toward improved battery technologies with higher energy density, longer lifespan, and increased safety is pushing technical advancements in next-generation (next-gen) battery material technologies. Lithium-ion (Li-ion) batteries are extensively used in EVs, mobile gadgets, and energy storage systems. However, this technology has limitations in terms of energy capacity, recharging time, overheating, and thermal runaway, which can cause fires or explosions. Emerging materials include advancements that can overcome the challenges of conventional battery material degradation and the risk of thermal runaway.

Materials such as cobalt, nickel, and lithium can have a negative impact on the environment during extraction and processing. Sustainability and environmental impact are becoming more critical considerations in battery material development. Emphasis on developing materials that are less dependent on scarce or toxic elements is increasing.

Frost & Sullivan's "Next-Generation Battery Material Technology Growth Opportunities" research identifies and analyzes technology advancements in materials used in emerging battery technologies. These technological advancements are dedicated to next-gen battery materials for solid-state, metal-air, lithium-sulfur, and sodium-ion batteries. The study provides insights on key focus areas of the technology, their challenges, and adoption strategies for better utility. The commercial landscape of technological advancements in next-gen battery materials is also covered.

Frost & Sullivan has identified key areas of technology development for next-gen battery materials, categorized into different domains, such as 1) components including cathode, anode, electrolytes and separators; 2) battery technologies including solid-state, metal-air, lithium-sulfur, and sodium-ion batteries; 3) application markets including electric vehicles, consumer electronics, aerospace, defense, medical devices, and grid storage. Governments and battery developers worldwide have recognized the significance of these advanced battery materials technologies and their disruption potential in renewable energy integration, electric vehicles, and grid-scale storage. Governments have initiated funding programs and grants for research institutes and material developers to promote research and the development of next-gen battery materials.

Key Questions Addressed:

• What are the emerging technologies for next-gen battery materials?

• What are the R&D efforts in new material innovation for improved battery materials?

• What are the new trends in next-gen battery materials and application along with their commercialization stage?

• What are the growth opportunities for technology developers in the next-gen battery materials technologies?

Table of Contents

Strategic Imperatives

• Why Is It Increasingly Difficult to Grow?The Strategic Imperative 8™: Factors Creating Pressure on Growth
• The Strategic Imperative 8™
• Impact of the Top 3 Strategic Imperatives on the Next-generation (Next-gen) Battery Materials Industry
• Growth Opportunities Fuel the Growth Pipeline Engine™
• Research Methodology
• Scope of Analysis
• Segmentation

Growth Opportunity Analysis

• Significant Growth of Next-gen Battery R&D in the Last 5 Years
• The Challenges of Conventional Battery Materials
• SSB Technology Outlook
• Metal-air Battery Technology Outlook
• Li-S Battery Technology Outlook
• Na-ion Battery (NIB) Technology Outlook
• Next-gen Battery Material Development Enhancing the Overall Economic Viability of Energy Storage Systems
• Key Differentiating Factors of Next-gen Battery Materials
• Emerging Next-gen Battery Material Technological Development to Overcome Restraints and Address Unmet Needs
• Next-gen Battery Material Technology Growth Drivers
• Next-gen Battery Material Technology Growth Restraints

Technology Analysis: Anode Materials

• Anode Material Technology Outlook
• Anode Material Technology Segmentation
• Metal/Metalloid-based Anode Material Technology Outlook
• Next-gen Battery Anode Materials: Metal/Metalloids
• Non-metal-based Anode Material Technology Outlook
• Next-gen Battery Anode Materials: Non-metals
• Polymer-based Anode Material Technology Outlook
• Next-gen Battery Anode Materials: Polymers
• Composite-based Anode Material Technology Outlook
• Next-gen Battery Anode Materials: Composites
• Nanomaterial-based Anode Material Technology Outlook
• Next-gen Battery Anode Materials: Nanomaterials
• The Top 3 Promising Anode Material Technologies-Analyst Insights
• Key Stakeholders Developing Anode Material Technology for Next-gen Batteries

Technology Analysis: Cathode Materials

• Cathode Material Technology Outlook
• Cathode Material Technology Segmentation
• Sulfur-based Cathode Material Technology Outlook
• Next-gen Battery Cathode Materials: Sulfur
• Transition Metal-based Cathode Material Technology Outlook
• Next-gen Battery Cathode Materials: Transition Metals
• Metal Oxide-based Cathode Material Technology Outlook
• Next-gen Battery Cathode Materials: Metal Oxides
• Polymer-based Cathode Material Technology Outlook
• Next-gen Battery Cathode Materials: Polymers
• Ceramic-based Cathode Material Technology Outlook
• Next-gen Battery Cathode Materials: Ceramics
• Nanomaterial-based Cathode Material Technology Outlook
• Next-gen Battery Cathode Materials: Nanomaterials
• The Top 3 Promising Cathode Material Technologies-Analyst Insights
• Key Stakeholders Developing Cathode Materials Technology for Next-gen Batteries

Technology Innovation: Electrolytes

• Electrolyte Material Technology Outlook
• Electrolytes Materials Technology Segmentation
• Inorganic Solid Electrolyte Technology Outlook
• Next-gen Electrolyte Materials: Inorganic Solid Electrolytes
• Polymer Electrolyte Technology Outlook
• Next-gen Electrolyte Materials: Polymer-based
• Nitrile-based Electrolyte Technology Outlook
• Next-gen Electrolyte Materials: Nitrile-based
• Li Salt Electrolyte Technology Outlook
• Next-gen Electrolyte Materials: Li Salts
• Other Electrolytes Technology Outlook
• Next-gen Electrolyte Materials: Others
• The Top 3 Promising Electrolyte Material Technologies-Analyst Insights
• Key Stakeholders Developing Electrolyte Material Technology for Next-gen Batteries

Technology Innovation: Separators

• Separator Material Technology Outlook
• Separator Material Technology Segmentation
• Polymer Separator Technology Outlook
• Next-gen Separator Materials: Polymers
• Composite Separator Technology Outlook
• Next-gen Separator Materials: Composites
• NASICON Separator Technology Outlook
• Next-gen Separator Materials: NASICON
• Transition Metal Separator Technology Outlook
• Next-gen Separator Materials: Transition Metals
• Nitride Separator Technology Outlook
• Next-gen Separator Materials: Nitrides
• Nanomaterial-based Separator Technology Outlook
• Next-gen Separator Materials: Nanomaterials
• The Top 3 Promising Cathode Material Technologies-Analyst Insights
• Key Stakeholders Developing Separator Material Technology for Next-gen Batteries

Funding and Investment Scenario

• Next-gen Battery Material Funding and Investment Outlook, 2019-2023
• Key Funding Activities for Next-gen Battery Materials

IP Analysis

• Global Next-gen Battery Materials IP Analysis from 2019 to 2023
• Global Next-gen Anode Battery Materials IP Analysis from 2019 to 2023
• Global Next-gen Cathode Battery Materials IP Analysis from 2019 to 2023
• Global Next-gen Electrolyte Battery Materials IP Analysis from 2019 to 2023
• Global Next-gen Separator Battery Materials IP Analysis from 2019 to 2023

Growth Opportunity Analysis

• Growth Opportunity 1: Advanced Polymer Electrolytes and New Processing Methods
• Growth Opportunity 2: Nano-based Anodes and Cathodes Development and Commercialization
• Growth Opportunity 3: Highly Precise Material Thickness, Composition, and Morphology

Appendix

• Technology Readiness Levels (TRL): Explanation

Next Steps

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