Advanced Li-ion Batteries 2025
预计到2035年，主要受到来自电动汽车市场的需求驱动，仅锂离子电池电芯的全球市场规模就将超过4000亿美元。为确保电动汽车的广泛应用，延长电子设备和工具的运行时间和功能，电池的性能和成本都需要进一步提高，助推了下一代锂离子电池技术开发的激烈竞争。据麦姆斯咨询介绍，英国知名研究公司IDTechEx在本报告中深入分析了下一代先进锂离子电池材料和设计的趋势和发展，包括硅负极、锂金属负极、正极材料（例如LMFP、富锂锰、硫）及合成创新，并介绍了固态电池及其它领域的发展。本报告概述了各技术领域的主要厂商和初创企业的详细情况，并提供了硅、锂金属及正极材料的潜在市场份额和预测。
锂离子电池需求预测
锂离子电池市场一直以来主要由消费电子设备的需求所驱动，如今电动汽车和固定储能市场的重要性与日俱增。虽然固定储能市场有许多电池和储能选择，但电子和便携设备以及电动汽车对高能量密度的要求，确保了锂离子电池仍将继续占据主导地位。但业界一直在寻求改进。对于消费和便携设备而言，需要更长的续航时间和更快的充电能力，以跟上计算能力的不断提高，并在人工智能服务和设备的推动下提供更多功能。对于潜在的利润丰厚的电动汽车市场来说，更长的续航里程、更短的充电时间，当然还有更低的成本和价格，仍然是广泛采用的关键。电动汽车市场是许多电池技术开发的主要目标，尽管市场短期内存在不确定性，但预计到2030年，该市场对电池的需求增长将超过2600 GWh。当然，开发先进的下一代锂离子电池技术对各行各业都至关重要，对旨在取得成功或保持市场地位的电池公司也是如此。
锂基电池化学设计示意图
负极材料
新型负极材料可显著提高电池性能，尤其是能量密度和快速充电能力方面。锂离子电池最令人兴奋的两种材料是硅负极和锂金属负极的开发和采用，后者通常与固体电解质结合使用。令人兴奋的主要原因是这些负极材料可以显著提高能量密度，与目前最先进的锂离子电池相比，能量密度可提高50%。硅负极开发商还特别强调了对充电速率、安全性、环境影响甚至成本的改善。然而，从使用硅氧化物作为添加剂到使用更高的重量百分比，以及使用锂金属负极，都给电池的循环寿命和使用寿命带来了挑战，从而推迟并限制了其商业应用。本报告涵盖并分析了正在开发的解决方案，以及开始将高能负极材料和设计商业化的相关厂商。报告还介绍了基于钛酸锂和铌氧化物等金属氧化物的快充负极材料。
硅负极初创公司融资情况分析
正极材料
虽然创新正极材料有望比现有竞争材料有所改进，但它们不太可能大幅提高锂离子电池的性能。相反，正极开发有助于优化和最小化采用某种化学材料的固有权衡。材料成本和供应链问题也对下一代正极材料的开发起着至关重要的作用。例如，各公司不断提高NMC正极材料中的镍含量，以最大限度地提高性能并减少对钴的依赖；LMFP正极材料在保持类似成本的同时，还能提供比LFP更高的能量密度；而富含锂锰的正极材料在减少钴和镍含量的同时，还能提供与NMC材料类似的能量密度。此外，还在开发正极活性材料的替代方法，以减少废物的产生和排放，更重要的是降低成本。本报告对各种下一代锂离子正极材料进行了评估，强调了它们各自的优缺点，以及它们为特定应用和市场提供或可能提供的价值主张。
LMFP正极材料成本分析
正极材料对比分析
锂硫电池
锂硫电池与传统锂离子技术存在更大差异，其插层型正极由转换型硫取代，负极通常由锂金属组成。硫和锂的高容量和低密度，使开发锂硫电池的公司已经展示了高达450 Wh/kg的重力能量密度，比目前最先进的锂离子电池高出约50%。使用低成本且可广泛获得的硫来替代镍和钴等材料，也有望带来成本和供应链方面的优势。然而，电池设计的特殊性和制造规模对于实现这些成本效益至关重要，而锂硫电池通常循环寿命和快充能力较差，凸显了商业化之前需要克服的一系列挑战。
电芯和电池组设计
电芯和电池组设计在不断提高电池性能方面同样发挥着重要作用。在电芯层面，电极结构、集流体设计、电解液添加剂和配方以及碳纳米管等添加剂的使用，将继续在各种应用中发挥关键作用。在电池组层面，作为优化能量密度的一种手段，cell-to-pack设计在电动汽车中越来越受欢迎，比亚迪、宁德时代和特斯拉等公司都在开发这种设计。更具创新性的电池管理系统和分析技术也是电池改进的重要途径之一，它是少数几种同时改进能量密度、快充能力、使用寿命和安全性等性能特性的方法之一，而这是众所周知且难以实现的目标。
商业化
目前，锂离子材料加工和电芯制造主要由亚洲特别是中国主导。美国和欧洲目前正寻求发展和培育自己的电池供应链，但获取价值并将其本土化的途径之一就是引领创新和开发新一代技术。在这方面，美国和欧洲略胜一筹。从按地域细分的初创公司来看，作为创新的代表，美国在新一代技术方面处于领先地位。欧洲的电池行业和初创企业也在不断发展壮大。但需要注意的是，由于亚洲地区主要电池制造商和材料公司的光环较强，该地区潜在的行业发展可能没有得到充分体现。本报告提供了部分厂商的简介，介绍了它们在电池技术和各个创新领域的参与情况。
电池初创公司的地理分布
本报告对正在开发和商业化的各种下一代锂离子电池技术进行了评估。报告涵盖并分析了下一代先进锂离子电池的许多关键技术进展，包括硅和锂金属负极、富锰正极、超高镍NMC、LMFP、锂硫电池以及优化的电芯和电池组设计。报告概述了每种技术的主要参与厂商和初创企业的详细情况，并提供了下一代负极和正极材料的潜在应用市场及预测。
若需要购买《先进锂离子电池技术及市场-2025版》报告，请联系麦姆斯咨询王懿，邮箱：wangyi#memsconsulting.com（#换成@）；电话：17898818163。
