薄膜電池開発を進める最近の技術革新

薄膜電池の柔軟性、軽さ、安全性が世界の関心を集める

電子機器は人間の生活に欠かせないものであり、多くの機能を提供しています。例えば、電子ガジェット、健康モニタリング・医療機器、活動追跡、スマートカード、ウェアラブル電子機器など、多くの用途分野では、軽量、柔軟、コンパクトなエネルギー貯蔵ソリューションが必要とされています。電子機器の小型化・コンパクト化は、このようなソリューションの必要性に拍車をかけています。薄膜電池は、信頼性が高く、軽量、コンパクトで持ち運び可能なエネルギー貯蔵を提供することで、この業界の重要なニーズに対応し、自己発電装置を可能にします。

薄膜電池は、一般的に活性電池材料の層堆積によって製造される電気化学的エネルギー貯蔵デバイスであり、従来の円筒形や角柱形の電池とは対照的に、コンパクトで柔軟なフォームファクターによって区別されます。これらの電池は通常、正極と負極の両電極を電子的に切り離すことでセパレーターとしても機能する非水溶性のポリマー系電解質を利用します。その結果、薄膜電池は追加のセパレーター材料を必要としません。さらに、非水電解液により、電池は柔軟性があり、用途領域の形状が必要とする様々な形状に適合することができるため、スペースの利用効率が大幅に向上します。

本レポートでは、充電可能性と電池アーキテクチャに基づいて分類された様々なタイプの薄膜電池を分析し、以下のトピックをカバーしています。さらに、薄膜電池の技術展望とその作動メカニズムによる分類についても検証しています。また、正極、負極、電解質、集電体など、薄膜電池部品の製造に使用される代表的な材料についても解説しています。この調査では、主な用途分野をハイライトしています。

さらに、薄膜電池の技術革新の状況を調査し、この分野に関わる主な企業をハイライトし、過去3年間の薄膜電池の特許状況を分析しています。最後に、本調査は成長機会分析を提供し、薄膜電池業界の主要な成長促進要因と抑制要因を決定しています。また、利害関係者が今後数年間に活用すべき3つの具体的な成長機会を特定しています。

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）
• 薄膜電池業界における上位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

成長機会分析

• 分析範囲
• セグメンテーション：到達可能性の特徴と電池アーキテクチャに基づく薄膜電池の分類
• 成長促進要因
• 成長抑制要因

薄膜電池-技術スナップショット

• 薄膜電池：イントロダクションと作動メカニズム
• 薄膜電池の製造における構成材料
• 薄膜電池：電池アーキテクチャに基づく分類
• 薄膜電池：より有望なソリューションとして台頭する3Dマイクロ電池
• 薄膜電池：セルタイプによる分類
• 幅広い用途に対応する薄膜電池

イノベーションエコシステム

• Molex（米国モレックス）：性能向上を可能にする垂直積層型薄膜電池
• STMicroelectronics（スイス）：超薄膜電池
• 薄膜電池分野におけるその他の主要企業
• 米国が薄膜電池の特許事情をリード

成長機会ユニバース

• 成長機会1：使い捨て電子機器の出現を促進
• 成長機会2：物流と薄膜電池の融合による資産移動の合理化
• 成長機会3：エネルギー利用システムの採用促進

付録

• 技術成熟度レベル（TRL）：解説

次のステップ

The Flexibility, Lightness, and Safety of Thin Film Batteries Attract Global Interest

Electronic devices are an integral part of human life, serving a multitude of functionalities. Many application areas-for example, electronic gadgets, health monitoring and medical devices, activity tracking, smart cards, and wearable electronics-require lightweight, flexible, and compact energy storage solutions. The focus on miniaturization and compactness in electronic devices has catalyzed the need for said solutions. Thin film batteries address the critical needs of the industry by providing reliable, lightweight, compact, and portable energy storage that enables self-powering devices.

Thin film Batteries are electrochemical energy storage devices typically fabricated by layer deposition of active battery material and are differentiated by their compact and flexible form factor as opposed to conventional cylindrical, or prismatic batteries. These batteries typically utilize a non-aqueous, polymer-based electrolyte that also functions as a separator by electronically disconnecting both electrodes-the cathode and the anode. As a result, thin film batteries do not require an additional separator material. Additionally, the non-aqueous electrolyte allows the battery to be flexible and conform to various shapes as the geometry of the application area necessitates, leading to much better space utilization.

This report analyzes the various types of thin film batteries classified based on rechargeability as well as battery architecture and contains the following topics. Additionally, it examines the technology landscape of thin film batteries and their classification according to their working mechanism. This section also expands on the typical material used in the fabrication of thin film battery components including the cathode, anode, electrolyte, and current collector. The study highlights key application areas.

Additionally, the report examines the innovation landscape for thin film batteries-highlighting key commercial players involved in the sector and analyzing the patent landscape for thin film batteries for the past 3 years. Finally, the study provides a growth opportunity analysis: it determines the key growth enablers and restraints for the thin film battery industry. Finally, it identifies three specific growth opportunities for stakeholders to leverage in the coming years.

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™
• The Impact of the Top 3 Strategic Imperatives on the Thin Film Batteries Industry
• Growth Opportunities Fuel the Growth Pipeline Engine™
• Research Methodology

Growth Opportunity Analysis

• Scope of Analysis
• Segmentation: Thin Film Battery Classification Based on Reachability Traits and Battery Architecture
• Growth Drivers
• Growth Restraints

Thin film Batteries-Technology Snapshot

• Thin Film Batteries: Introduction and Working Mechanism
• Constituent Materials in the Fabrication of Thin Film Batteries
• Thin Film Batteries: Classification Based on Battery Architecture
• Thin Film Batteries: 3D Micro-batteries Emerging as a More Promising Solution
• Thin Film Batteries: Classification Based on Cell Type
• Thin Film Batteries Catering to a Wide Range of Applications

Innovation Ecosystem

• Molex, United States: Vertically Stacked Thin Film Batteries Allowing Better Performance
• STMicroelectronics, Switzerland: Ultra-thin Film Batteries
• Other Primary Players Within the Thin Film Battery Domain
• The United States Leads the Thin Film Battery Patent Landscape

Growth Opportunity Universe

• Growth Opportunity 1: Facilitating the Emergence of Disposable Electronic Devices
• Growth Opportunity 2: The Convergence of Logistics and Thin Film Batteries to Streamline Asset Movement
• Growth Opportunity 3: Advancing the Adoption of Energy Harnessing Systems

Appendix

• Technology Readiness Levels (TRL): Explanation

Next Steps

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