El mercado global de baterías avanzadas 2024-2034 – Revista Nanotech

1 METODOLOGÍA DE LA INVESTIGACIÓN 35

• 1.1 Alcance del informe 35
• 1.2 Metodología de la investigación 35

2 INTRODUCCIÓN 37

• 2.1 El mercado global de baterías avanzadas 37
  • 2.1.1 Vehículos eléctricos 39
    • 2.1.1.1 Resumen del mercado 39
    • 2.1.1.2 Vehículos eléctricos de batería 39
    • 2.1.1.3 Autobuses, furgonetas y camiones eléctricos 40
      • 2.1.1.3.1 Camiones eléctricos de carga media y pesada 41
      • 2.1.1.3.2 Vehículos comerciales ligeros eléctricos (LCV) 41
      • 2.1.1.3.3 Autobuses eléctricos 42
      • 2.1.1.3.4 Micro vehículos eléctricos 43
    • 2.1.1.4 Todoterreno eléctrico 44
      • 2.1.1.4.1 Vehículos de construcción 44
      • 2.1.1.4.2 Trenes eléctricos 46
      • 2.1.1.4.3 Embarcaciones eléctricas 47
    • 2.1.1.5 Demanda del mercado y pronósticos 49
  • 2.1.2 Almacenamiento en red 52
    • 2.1.2.1 Resumen del mercado 52
    • 2.1.2.2 Tecnologías 53
    • 2.1.2.3 Demanda del mercado y pronósticos 54
  • 2.1.3      Electrónica de consumo    56
    • 2.1.3.1 Resumen del mercado 56
    • 2.1.3.2 Tecnologías 56
    • 2.1.3.3 Demanda del mercado y pronósticos 57
  • 2.1.4 Baterías estacionarias 57
    • 2.1.4.1 Resumen del mercado 57
    • 2.1.4.2 Tecnologías 59
    • 2.1.4.3 Demanda del mercado y pronósticos 60
• 2.2 Impulsores del mercado 60
• 2.3 Megatendencias del mercado de baterías 63
• 2.4 Materiales avanzados para baterías 66
• 2.5 Motivación para el desarrollo de baterías más allá del litio 66

3 TIPOS DE BATERÍAS 68

• 3.1 Química de la batería 68
• 3.2 BATERÍAS DE IONES DE LITIO 68
  • 3.2.1 Descripción de la tecnología 68
    • 3.2.1.1 Tipos de baterías de litio 73
  • 3.2.2 Análisis FODA 76
  • 3.2.3 Ánodos 77
    • 3.2.3.1 Materiales 77
      • 3.2.3.1.1 Grafito 79
      • 3.2.3.1.2 Titanato de litio 79
      • 3.2.3.1.3 Litio metálico 79
      • 3.2.3.1.4               Ánodos de silicio   80
        • 3.2.3.1.4.1 Beneficios 81
        • 3.2.3.1.4.2 Desarrollo en baterías de iones de litio 82
        • 3.2.3.1.4.3 Fabricación de silicio 83
        • 3.2.3.1.4.4 Costos 84
        • 3.2.3.1.4.5 Aplicaciones 85
          • 3.2.3.1.4.5.1 Vehículos eléctricos 86
        • 3.2.3.1.4.6 Perspectivas futuras 87
      • 3.2.3.1.5 Materiales de aleación 88
      • 3.2.3.1.6 Nanotubos de carbono en Li-ion 88
      • 3.2.3.1.7 Recubrimientos de grafeno para Li-ion 89
  • 3.2.4 Electrolitos de iones de litio 89
  • 3.2.5 Cátodos 90
    • 3.2.5.1 Materiales 90
      • 3.2.5.1.1 Materiales catódicos con alto contenido de níquel 92
      • 3.2.5.1.2 Fabricación 93
      • 3.2.5.1.3 Alto contenido de manganeso 94
      • 3.2.5.1.4 Cátodos ricos en Li-Mn 94
      • 3.2.5.1.5 Óxido de litio y cobalto (LiCoO2) — LCO 95
      • 3.2.5.1.6 Fosfato de hierro y litio (LiFePO4) — LFP 96
      • 3.2.5.1.7 Óxido de litio y manganeso (LiMn2O4) — OVM 97
      • 3.2.5.1.8 Óxido de litio, níquel, manganeso y cobalto (LiNiMnCoO2) — NMC 98
      • 3.2.5.1.9 Óxido de litio, níquel, cobalto y aluminio (LiNiCoAlO2) — NCA 99
      • 3.2.5.1.10 LMR-NMC 100
      • 3.2.5.1.11 Fosfato de litio y manganeso (LiMnP) 100
      • 3.2.5.1.12 Fosfato de litio, manganeso y hierro (LiMnFePO4 o LMFP) 101
      • 3.2.5.1.13 Óxido de litio, níquel y manganeso (LNMO) 101
    • 3.2.5.2 Comparación de materiales clave para cátodos de iones de litio 102
    • 3.2.5.3 Métodos emergentes de síntesis de material catódico 102
    • 3.2.5.4 Recubrimientos catódicos 103
  • 3.2.6 Aglutinantes y aditivos conductores 103
    • 3.2.6.1 Materiales 103
  • 3.2.7 Separadores 104
    • 3.2.7.1 Materiales 104
  • 3.2.8 Metales del grupo del platino 105
  • 3.2.9 Actores del mercado de baterías de iones de litio 105
  • 3.2.10 Reciclaje de iones de litio 106
    • 3.2.10.1 Comparación de técnicas de reciclaje 108
    • 3.2.10.2 Hidrometalurgia 110
      • 3.2.10.2.1 Descripción general del método 110
        • 3.2.10.2.1.1 Extracción con solvente 111
      • 3.2.10.2.2 Análisis FODA 112
    • 3.2.10.3 Pirometalurgia 113
      • 3.2.10.3.1 Descripción general del método 113
      • 3.2.10.3.2 Análisis FODA 114
    • 3.2.10.4 Reciclaje directo 115
      • 3.2.10.4.1 Descripción general del método 115
        • 3.2.10.4.1.1 Separación de electrolitos 116
        • 3.2.10.4.1.2 Separación de materiales de cátodo y ánodo 117
        • 3.2.10.4.1.3 Eliminación del aglutinante 117
        • 3.2.10.4.1.4 Relitiación 117
        • 3.2.10.4.1.5 Recuperación y rejuvenecimiento del cátodo 118
        • 3.2.10.4.1.6 Reciclaje híbrido hidrometalúrgico-directo 119
      • 3.2.10.4.2 Análisis FODA 120
    • 3.2.10.5 Otros métodos 121
      • 3.2.10.5.1 Pretratamiento mecanoquímico 121
      • 3.2.10.5.2 Método electroquímico 121
      • 3.2.10.5.3 Líquidos iónicos 121
    • 3.2.10.6 Reciclaje de Componentes Específicos 122
      • 3.2.10.6.1 Ánodo (Grafito) 122
      • 3.2.10.6.2 Cátodo 122
      • 3.2.10.6.3 Electrolito 123
    • 3.2.10.7 Reciclaje de baterías Beyond Li-ion 123
      • 3.2.10.7.1 Procesos convencionales versus procesos emergentes 123
  • 3.2.11 Ingresos globales 125
• 3.3 BATERÍAS DE LITIO-METAL 126
  • 3.3.1 Descripción de la tecnología 126
  • 3.3.2 Ánodos de litio-metal 127
  • 3.3.3 Desafíos 127
  • 3.3.4 Densidad de energía 128
  • 3.3.5 Celdas sin ánodo 129
  • 3.3.6 Baterías de litio-metal y de estado sólido 129
  • 3.3.7 Aplicaciones 130
  • 3.3.8 Análisis FODA 131
  • 3.3.9 Desarrolladores de productos 132
• 3.4 BATERÍAS DE LITIO-AZUFRE 133
  • 3.4.1 Descripción de la tecnología 133
    • 3.4.1.1 Ventajas 133
    • 3.4.1.2 Desafíos 134
    • 3.4.1.3 Comercialización 135
  • 3.4.2 Análisis FODA 136
  • 3.4.3 Ingresos globales 137
  • 3.4.4 Desarrolladores de productos 138
• 3.5 BATERÍAS DE TITANATO Y NIOBATO DE LITIO 139
  • 3.5.1 Descripción de la tecnología 139
  • 3.5.2 Óxido de niobio y titanio (NTO) 139
    • 3.5.2.1 Óxido de tungsteno y niobio 140
    • 3.5.2.2 Ánodos de óxido de vanadio 141
  • 3.5.3 Ingresos globales 142
  • 3.5.4 Desarrolladores de productos 142
• 3.6 BATERÍAS DE IONES DE SODIO (ION NA) 144
  • 3.6.1 Descripción de la tecnología 144
    • 3.6.1.1 Materiales catódicos 144
      • 3.6.1.1.1 Óxidos de metales de transición en capas 144
        • 3.6.1.1.1.1 Tipos 144
        • 3.6.1.1.1.2 Rendimiento en bicicleta 145
        • 3.6.1.1.1.3 Ventajas y desventajas 146
        • 3.6.1.1.1.4 Perspectivas de mercado para LO SIB 146
      • 3.6.1.1.2 Materiales polianiónicos 147
        • 3.6.1.1.2.1 Ventajas y desventajas 148
        • 3.6.1.1.2.2 Tipos 148
        • 3.6.1.1.2.3 Perspectivas de mercado de Poly SIB 148
      • 3.6.1.1.3 Análogos del azul de Prusia (PBA) 149
        • 3.6.1.1.3.1 Tipos 149
        • 3.6.1.1.3.2 Ventajas y desventajas 150
        • 3.6.1.1.3.3 Perspectivas de mercado para PBA-SIB 151
    • 3.6.1.2 Materiales del ánodo 152
      • 3.6.1.2.1 Carbonos duros 152
      • 3.6.1.2.2 Negro de humo 154
      • 3.6.1.2.3 Grafito 155
      • 3.6.1.2.4 Nanotubos de carbono 158
      • 3.6.1.2.5 Grafeno 159
      • 3.6.1.2.6 Materiales de aleación 161
      • 3.6.1.2.7 Titanatos de sodio 162
      • 3.6.1.2.8 Sodio Metal 162
    • 3.6.1.3 Electrolitos 162
  • 3.6.2 Análisis comparativo con otros tipos de baterías 164
  • 3.6.3 Comparación de costes con Li-ion 165
  • 3.6.4 Materiales en las celdas de las baterías de iones de sodio 165
  • 3.6.5 Análisis FODA 168
  • 3.6.6 Ingresos globales 169
  • 3.6.7 Desarrolladores de productos 170
    • 3.6.7.1 Fabricantes de baterías 170
    • 3.6.7.2 Grandes corporaciones 170
    • 3.6.7.3 Empresas automotrices 170
    • 3.6.7.4 Empresas de productos químicos y materiales 171
• 3.7 BATERÍAS DE SODIO-AZUFRE 172
  • 3.7.1 Descripción de la tecnología 172
  • 3.7.2 Aplicaciones 173
  • 3.7.3 Análisis FODA 174
• 3.8 BATERÍAS DE IONES DE ALUMINIO 176
  • 3.8.1 Descripción de la tecnología 176
  • 3.8.2 Análisis FODA 177
  • 3.8.3 Comercialización 178
  • 3.8.4 Ingresos globales 179
  • 3.8.5 Desarrolladores de productos 179
• 3.9 BATERÍAS TOTALMENTE DE ESTADO SÓLIDO (ASSB) 181
  • 3.9.1 Descripción de la tecnología 181
    • 3.9.1.1 Electrolitos de estado sólido 182
  • 3.9.2 Características y ventajas 183
  • 3.9.3 Especificaciones técnicas 184
  • 3.9.4      Tipos    187
  • 3.9.5 Microbaterías 189
    • 3.9.5.1 Introducción 189
    • 3.9.5.2 Materiales 190
    • 3.9.5.3 Aplicaciones 190
    • 3.9.5.4 Diseños 3D 190
      • 3.9.5.4.1 Baterías impresas en 3D 191
  • 3.9.6 Baterías de estado sólido de tipo masivo 191
  • 3.9.7 Análisis FODA 192
  • 3.9.8 Limitaciones 194
  • 3.9.9 Ingresos globales 195
  • 3.9.10 Desarrolladores de productos 197
• 3.10 BATERÍAS FLEXIBLES 198
  • 3.10.1 Descripción de la tecnología 198
  • 3.10.2 Especificaciones técnicas 200
    • 3.10.2.1 Enfoques de flexibilidad 201
  • 3.10.3 Electrónica flexible 203
    • 3.10.3.1 Materiales flexibles 204
  • 3.10.4 Baterías de metal-azufre flexibles y portátiles 205
  • 3.10.5 Baterías metal-aire flexibles y portátiles 206
  • 3.10.6 Baterías flexibles de iones de litio 207
    • 3.10.6.1 Diseños de electrodos 210
    • 3.10.6.2 Baterías de iones de litio en forma de fibra 213
    • 3.10.6.3 Baterías de iones de litio estirables 214
    • 3.10.6.4 Origami y kirigami baterías de iones de litio 216
  • 3.10.7 Baterías flexibles Li/S 216
    • 3.10.7.1 Componentes 217
    • 3.10.7.2 Nanomateriales de carbono 217
  • 3.10.8 Baterías flexibles de litio-dióxido de manganeso (Li-MnO2) 218
  • 3.10.9 Baterías flexibles a base de zinc 219
    • 3.10.9.1 Componentes 219
      • 3.10.9.1.1 Ánodos 219
      • 3.10.9.1.2 Cátodos 220
    • 3.10.9.2 Desafíos 220
    • 3.10.9.3 Baterías flexibles de dióxido de zinc-manganeso (Zn-Mn) 221
    • 3.10.9.4 Baterías flexibles de plata-zinc (Ag-Zn) 222
    • 3.10.9.5 Baterías flexibles de Zn-Aire 223
    • 3.10.9.6 Baterías flexibles de zinc-vanadio 223
  • 3.10.10 Baterías con forma de fibra 224
    • 3.10.10.1 Nanotubos de carbono 224
    • 3.10.10.2 Tipos 225
    • 3.10.10.3 Aplicaciones 226
    • 3.10.10.4 Desafíos 226
  • 3.10.11 Recolección de energía combinada con dispositivos portátiles de almacenamiento de energía 227
  • 3.10.12 Análisis FODA 229
  • 3.10.13 Ingresos globales 230
  • 3.10.14 Desarrolladores de productos 232
• 3.11 BATERÍAS TRANSPARENTES 233
  • 3.11.1 Descripción de la tecnología 233
  • 3.11.2 Componentes 234
  • 3.11.3 Análisis FODA 235
  • 3.11.4 Perspectivas del mercado 237
• 3.12 BATERÍAS DEGRADABLES 237
  • 3.12.1 Descripción de la tecnología 237
  • 3.12.2 Componentes 238
  • 3.12.3 Análisis FODA 240
  • 3.12.4 Perspectivas del mercado 241
  • 3.12.5 Desarrolladores de productos 241
• 3.13 BATERÍAS IMPRESAS 242
  • 3.13.1 Especificaciones técnicas 242
  • 3.13.2 Componentes 243
  • 3.13.3 Diseño 245
  • 3.13.4 Características clave 246
  • 3.13.5 Tomadores de corriente imprimibles 246
  • 3.13.6 Electrodos imprimibles 247
  • 3.13.7 Materiales 247
  • 3.13.8 Aplicaciones 247
  • 3.13.9 Técnicas de impresión 248
  • 3.13.10 Baterías impresas de iones de litio (LIB) 250
  • 3.13.11 Pilas impresas a base de zinc 251
  • 3.13.12 Baterías impresas en 3D 254
    • 3.13.12.1 Técnicas de impresión 3D para la fabricación de baterías 256
    • 3.13.12.2 Materiales para baterías impresas en 3D 258
      • 3.13.12.2.1 Materiales de los electrodos 258
      • 3.13.12.2.2 Materiales electrolíticos 258
  • 3.13.13 Análisis FODA 259
  • 3.13.14 Ingresos globales 260
  • 3.13.15 Desarrolladores de productos 261
• 3.14 BATERÍAS DE FLUJO REDOX 263
  • 3.14.1 Descripción de la tecnología 263
  • 3.14.2 Baterías de flujo redox de vanadio (VRFB) 264
  • 3.14.3 Baterías de flujo de zinc-bromo (ZnBr) 265
  • 3.14.4 Baterías de flujo de polisulfuro de bromo (PSB) 266
  • 3.14.5 Baterías de flujo de hierro-cromo (ICB) 267
  • 3.14.6 Baterías de flujo totalmente de hierro 267
  • 3.14.7 Baterías de flujo de zinc-hierro (Zn-Fe) 268
  • 3.14.8 Baterías de flujo de hidrógeno-bromo (H-Br) 269
  • 3.14.9 Baterías de flujo de Hidrógeno-Manganeso (H-Mn) 270
  • 3.14.10 Baterías de flujo orgánico 271
  • 3.14.11 Baterías de flujo híbrido 272
    • 3.14.11.1 Híbrido Zinc-Cerio 272
    • 3.14.11.2 Batería de flujo híbrido de poliyoduro de zinc 272
    • 3.14.11.3 Batería de flujo híbrida de zinc-níquel 273
    • 3.14.11.4 Batería de flujo híbrido de zinc-bromo 274
    • 3.14.11.5 Batería de flujo de polihaluro de vanadio 274
  • 3.14.12 Ingresos globales 275
  • 3.14.13 Desarrolladores de productos 276
• 3.15 BATERÍAS A BASE DE ZN 277
  • 3.15.1 Descripción de la tecnología 277
    • 3.15.1.1 Baterías Zinc-Aire 277
    • 3.15.1.2 Baterías de iones de zinc 279
    • 3.15.1.3 Bromuro de zinc 279
  • 3.15.2 Perspectivas del mercado 280
  • 3.15.3 Desarrolladores de productos 281

4 PERFILES DE EMPRESAS 282 (296 perfiles de empresas)

5 REFERENCIAS 537

Lista de mesas

• Tabla 1. Química de las baterías utilizadas en autobuses eléctricos. 42
• Tabla 2. Tipos de Micro EV 43
• Tabla 3. Tamaños de baterías para diferentes tipos de vehículos. 46
• Tabla 4. Tecnologías competitivas para baterías en embarcaciones eléctricas. 48
• Tabla 5. Tecnologías competitivas para baterías en almacenamiento en red. 53
• Tabla 6. Tecnologías competitivas para baterías en electrónica de consumo 56
• Tabla 7. Tecnologías competitivas para baterías de iones de sodio en almacenamiento en red. 59
• Tabla 8. Impulsores del mercado para el uso de materiales y tecnologías avanzadas en baterías. 60
• Tabla 9. Megatendencias del mercado de baterías. 63
• Tabla 10. Materiales avanzados para baterías. 66
• Tabla 11. Composición de celdas de baterías de iones de litio comerciales. 69
• Tabla 12. Cadena de suministro de baterías de iones de litio (Li-ion). 72
• Tabla 13. Tipos de batería de litio. 73
• Tabla 14. Materiales del ánodo de batería de iones de litio. 77
• Tabla 15. Métodos de fabricación de ánodos de nanosilicio. 83
• Tabla 16. Mercados y aplicaciones de ánodos de silicio. 85
• Tabla 17. Materiales del cátodo de batería de iones de litio. 91
• Tabla 18. Tendencias tecnológicas clave que dan forma al desarrollo de cátodos para baterías de iones de litio. 91
• Tabla 19. Propiedades del óxido de litio y cobalto) como material catódico para baterías de iones de litio. 96
• Tabla 20. Propiedades del fosfato de hierro y litio (LiFePO4 o LFP) como material catódico para baterías de iones de litio. 97
• Tabla 21. Propiedades del material del cátodo de óxido de litio y manganeso. 98
• Tabla 22. Propiedades del óxido de litio, níquel, manganeso y cobalto (NMC). 99
• Tabla 23. Propiedades del óxido de litio, níquel, cobalto y aluminio 100
• Tabla 24. Tabla comparativa de materiales clave para cátodos de iones de litio 102
• Tabla 25. Batería de iones de litio Materiales aglutinantes y aditivos conductores. 104
• Tabla 26. Materiales del separador de baterías de Li-ion. 105
• Tabla 27. Actores del mercado de baterías de iones de litio. 106
• Tabla 28. Flujo típico del proceso de reciclaje de baterías de iones de litio. 107
• Tabla 29. Principales flujos de materias primas que se pueden reciclar para baterías de iones de litio. 108
• Tabla 30. Comparación de métodos de reciclaje de LIB. 108
• Tabla 31. Comparación de procesos convencionales y emergentes para el reciclaje más allá de las baterías de iones de litio. 124
• Tabla 32. Ingresos globales de baterías de iones de litio, 2018-2034, por mercado (miles de millones de dólares). 125
• Tabla 33. Aplicaciones de baterías de Li-metal. 130
• Tabla 34. Desarrolladores de baterías de Li-metal 132
• Tabla 35. Comparación de las densidades de energía teóricas de las baterías de litio-azufre versus otros tipos de baterías comunes. 134
• Tabla 36. Ingresos globales de litio-azufre, 2018-2034, por mercado (miles de millones de dólares). 137
• Tabla 37. Desarrolladores de productos de baterías de litio-azufre. 138
• Tabla 38. Desarrolladores de productos en baterías de titanato y niobato de litio. 142
• Tabla 39. Comparación de materiales de cátodos. 144
• Tabla 40. Materiales de cátodos de óxido de metal de transición en capas para baterías de iones de sodio. 144
• Tabla 41. Características generales de rendimiento cíclico de materiales de cátodos de óxido de metales de transición en capas comunes. 145
• Tabla 42. Materiales polianiónicos para cátodos de baterías de iones de sodio. 147
• Tabla 43. Análisis comparativo de diferentes materiales polianiónicos. 147
• Tabla 44. Tipos comunes de materiales análogos del azul de Prusia utilizados como cátodos o ánodos en baterías de iones de sodio. 150
• Tabla 45. Comparación de materiales de ánodos de baterías de iones de Na. 152
• Tabla 46. Productores de carbono duro para ánodos de baterías de iones de sodio. 153
• Tabla 47. Comparación de materiales de carbono en ánodos de baterías de iones de sodio. 154
• Tabla 48. Comparación entre Grafito Natural y Sintético. 156
• Tabla 49. Propiedades del grafeno, propiedades de los materiales competidores, aplicaciones de los mismos. 160
• Tabla 50. Comparación de ánodos basados ​​en carbono. 161
• Tabla 51. Materiales de aleación utilizados en baterías de iones de sodio. 161
• Tabla 52. Formulaciones de electrolitos de iones Na. 163
• Tabla 53. Pros y contras comparados con otros tipos de baterías. 164
• Tabla 54. Comparación de costes con baterías de Li-ion. 165
• Tabla 55. Materiales clave en las celdas de baterías de iones de sodio. 165
• Tabla 56. Desarrolladores de productos en baterías de iones de aluminio. 179
• Tabla 57. Tipos de electrolitos de estado sólido. 182
• Tabla 58. Segmentación del mercado y estado de las baterías de estado sólido. 183
• Tabla 59. Cadenas de proceso típicas para la fabricación de componentes clave y ensamblaje de baterías de estado sólido. 184
• Tabla 60. Comparación entre baterías de estado líquido y sólido. 188
• Tabla 61. Limitaciones de las baterías de película delgada de estado sólido. 194
• Tabla 62. Ingresos globales de baterías de estado sólido, 2018-2034, por mercado (miles de millones de dólares). 195
• Tabla 63. Actores del mercado de baterías de película delgada de estado sólido. 197
• Tabla 64. Aplicaciones de baterías flexibles y requisitos técnicos. 199
• Tabla 65. Prototipos de baterías flexibles de Li-ion. 208
• Tabla 66. Diseños de electrodos en baterías flexibles de iones de litio. 210
• Tabla 67. Resumen de baterías de iones de litio con forma de fibra. 213
• Tabla 68. Tipos de baterías con forma de fibra. 225
• Tabla 69. Ingresos globales de baterías flexibles, 2018-2034, por mercado (miles de millones de dólares). 230
• Tabla 70. Desarrolladores de productos en baterías flexibles. 232
• Tabla 71. Componentes de baterías transparentes. 234
• Tabla 72. Componentes de baterías degradables. 238
• Tabla 73. Desarrolladores de productos en baterías degradables. 241
• Tabla 74. Principales componentes y propiedades de los diferentes tipos de baterías impresas. 244
• Tabla 75. Aplicaciones de las baterías impresas y sus requisitos físicos y electroquímicos. 248
• Tabla 76. Técnicas de impresión 2D y 3D. 248
• Tabla 77. Técnicas de impresión aplicadas a baterías impresas. 250
• Tabla 78. Componentes principales y valores electroquímicos correspondientes de baterías impresas de iones de litio. 250
• Tabla 79. Técnica de impresión, componentes principales y valores electroquímicos correspondientes de baterías impresas basadas en Zn–MnO2 y otros tipos de baterías. 252
• Tabla 80. Principales técnicas de Impresión 3D para la fabricación de baterías. 256
• Tabla 81. Materiales de electrodos para baterías impresas en 3D. 258
• Tabla 82. Ingresos globales de baterías impresas, 2018-2034, por mercado (miles de millones de dólares). 260
• Tabla 83. Desarrolladores de productos en baterías impresas. 261
• Tabla 84. Ventajas y desventajas de las baterías de flujo redox. 264
• Tabla 85. Baterías de flujo redox de vanadio (VRFB): características clave, ventajas, limitaciones, rendimiento, componentes y aplicaciones. dieciséis
• Tabla 86. Baterías de flujo de zinc-bromo (ZnBr): características clave, ventajas, limitaciones, rendimiento, componentes y aplicaciones. 265
• Tabla 87. Baterías de flujo de polisulfuro de bromo (PSB): características clave, ventajas, limitaciones, rendimiento, componentes y aplicaciones. 266
• Tabla 88. Baterías de flujo de hierro-cromo (ICB): características clave, ventajas, limitaciones, rendimiento, componentes y aplicaciones. 267
• Tabla 89. Baterías de flujo totalmente de hierro: características clave, ventajas, limitaciones, rendimiento, componentes y aplicaciones. 267
• Tabla 90. Baterías de flujo de zinc-hierro (Zn-Fe): características clave, ventajas, limitaciones, rendimiento, componentes y aplicaciones. 268
• Tabla 91. Baterías de flujo de hidrógeno-bromo (H-Br): características clave, ventajas, limitaciones, rendimiento, componentes y aplicaciones. 269
• Tabla 92. Baterías de flujo de hidrógeno-manganeso (H-Mn): características clave, ventajas, limitaciones, rendimiento, componentes y aplicaciones. 270
• Tabla 93. Baterías de flujo orgánico: características clave, ventajas, limitaciones, rendimiento, componentes y aplicaciones. 271
• Tabla 94. Baterías de flujo híbrido de zinc-cerio: características clave, ventajas, limitaciones, rendimiento, componentes y aplicaciones. 272
• Tabla 95. Baterías de flujo híbrido de poliyoduro de zinc: características clave, ventajas, limitaciones, rendimiento, componentes y aplicaciones. 273
• Tabla 96. Baterías de flujo híbrido de zinc-níquel: características clave, ventajas, limitaciones, rendimiento, componentes y aplicaciones. 273
• Tabla 97. Baterías de flujo híbrido de zinc-bromo: características clave, ventajas, limitaciones, rendimiento, componentes y aplicaciones. 274
• Tabla 98. Baterías de flujo híbrido de polihaluro de vanadio: características clave, ventajas, limitaciones, rendimiento, componentes y aplicaciones. 274
• Tabla 99. Desarrolladores de productos de baterías de flujo redox. 276
• Tabla 100. Desarrolladores de productos de baterías basadas en ZN. 281
• Tabla 101. Características de la batería de iones de sodio CATL. 328
• Tabla 102. Características de la batería de iones de sodio CHAM. 333
• Tabla 103. Productos Chasm SWCNT. 334
• Tabla 104. Características de la batería de iones de sodio Farradion. 360
• Tabla 105. Características de la batería de iones de sodio HiNa Battery. 394
• Tabla 106. Especificaciones de las pruebas de rendimiento de las baterías J. Flex. 414
• Tabla 107. Características de la batería LiNa Energy. 431
• Tabla 108. Características de la batería Natrium Energy. 450

Lista de Figuras

• Figura 1. Ventas anuales de vehículos eléctricos de batería y vehículos eléctricos híbridos enchufables. 38
• Figura 2. Previsión de la demanda de Li-ion (GWh) para coches eléctricos, 2018-2034. 49
• Figura 3. Mercado de baterías de iones de litio para vehículos eléctricos (miles de millones de dólares), 2018-2034. 50
• Figura 4. Previsión de baterías (GWh) de autobuses, camiones y furgonetas eléctricas, 2018-2034. 51
• Figura 5. Previsión de demanda de iones de litio para micro vehículos eléctricos (GWh). 52
• Figura 6. Previsión de la demanda de almacenamiento en red de baterías de iones de litio (GWh), 2018-2034. 55
• Figura 7. Unidades de almacenamiento de rejilla de iones de sodio. 55
• Figura 8. Batería móvil Salt-E Dog. 58
• Figura 9. I.Power Nest: solución de sistema de almacenamiento de energía residencial. 59
• Figura 10. Costos de baterías a 2030. 65
• Figura 11. Diseño de celda de litio. 70
• Figura 12. Funcionamiento de una batería de iones de litio. 71
• Figura 13. Paquete de celdas de batería de iones de litio. 71
• Figura 14. Batería de iones de litio para vehículos eléctricos (EV). 75
• Figura 15. Análisis FODA: Baterías de iones de litio. 77
• Figura 16. Cadena de valor del ánodo de silicio. 81
• Figura 17. Estructura de Li-cobalto. 95
• Figura 18. Estructura de Li-manganeso. 98
• Figura 19. Métodos típicos de reciclaje directo, pirometalúrgico e hidrometalúrgico para la recuperación de materiales activos de baterías de iones de litio. 107
• Figura 20. Diagrama de flujo de procesos de reciclaje de baterías de iones de litio (LIB). 109
• Figura 21. Diagrama de flujo de reciclaje hidrometalúrgico. 111
• Figura 22. Análisis FODA para el reciclaje de baterías de iones de litio por hidrometalurgia. 112
• Figura 23. Diagrama de flujo de reciclaje de Umicore. 113
• Figura 24. Análisis FODA para el reciclaje de baterías de iones de litio por pirometalurgia. 114
• Figura 25. Esquema del proceso de reciclaje directo. 116
• Figura 26. Análisis FODA para el reciclaje directo de baterías de iones de litio. 120
• Figura 27. Ingresos globales de baterías de iones de litio, 2018-2034, por mercado (miles de millones de dólares). 126
• Figura 28. Diagrama esquemático de una batería de Li-metal. 126
• Figura 29. Análisis FODA: Baterías de litio-metal. 132
• Figura 30. Diagrama esquemático de una batería de litio-azufre. 133
• Figura 31. Análisis FODA: Baterías de litio-azufre. 137
• Figura 32. Ingresos globales de litio-azufre, 2018-2034, por mercado (miles de millones de dólares). 138
• Figura 33. Ingresos globales de baterías de titanato y niobato de litio, 2018-2034, por mercado (miles de millones de dólares). 142
• Figura 34. Esquema de los análogos del azul de Prusia (PBA). 149
• Figura 35. Comparación de micrografías SEM de grafito natural en forma de esfera (NG; después de varios pasos de procesamiento) y grafito sintético (SG). dieciséis
• Figura 36. Descripción general de la producción, el procesamiento y las aplicaciones del grafito. 157
• Figura 37. Diagrama esquemático de un nanotubo de carbono de paredes múltiples (MWCNT). 159
• Figura 38. Diagrama esquemático de una batería de iones de Na. 167
• Figura 39. Análisis FODA: Baterías de iones de sodio. 169
• Figura 40. Ingresos globales de baterías de iones de sodio, 2018-2034, por mercado (miles de millones de dólares). 169
• Figura 41. Esquema de una batería de Na-S. 172
• Figura 42. Análisis FODA: Baterías de sodio-azufre. 175
• Figura 43. Química de la batería de Saturnosa. 176
• Figura 44. Análisis FODA: Baterías de iones de aluminio. 178
• Figura 45. Ingresos globales de baterías de iones de aluminio, 2018-2034, por mercado (miles de millones de dólares). 179
• Figura 46. Ilustración esquemática de una batería de litio de estado sólido. 181
• Figura 47. Batería de película delgada ULTRALIFE. 182
• Figura 48. Ejemplos de aplicaciones de baterías de película delgada. 185
• Figura 49. Capacidades y ventanas de voltaje de diversos materiales de cátodos y ánodos. 186
• Figura 50. Batería tradicional de iones de litio (izquierda), batería de estado sólido (derecha). 188
• Figura 51. SSB de tipo a granel comparado con el tipo de película delgada. 192
• Figura 52. Análisis FODA: Baterías totalmente de estado sólido. 193
• Figura 53. Ingresos globales de baterías de estado sólido, 2018-2034, por mercado (miles de millones de dólares). 196
• Figura 54. Gráficos de Ragone de diversas baterías y los dispositivos electrónicos de uso común alimentados por baterías flexibles. 199
• Figura 55. Batería flexible recargable. 200
• Figura 56. Varias arquitecturas para almacenamiento de energía electroquímica flexible y extensible. 201
• Figura 57. Tipos de baterías flexibles. 203
• Figura 58. Etiqueta flexible y batería de papel impreso. 204
• Figura 59. Materiales y estructuras de diseño en baterías flexibles de iones de litio. 207
• Figura 60. LIB flexibles/estirables con diferentes estructuras. 210
• Figura 61. Esquema de la estructura de LIB estirables. 211
• Figura 62. Rendimiento electroquímico de materiales en LIB flexibles. 211
• Figura 63. a–c) Ilustración esquemática de LIB coaxiales (a), retorcidas (b) y estirables (c). 214
• Figura 64. a) Ilustración esquemática de la fabricación del LIB superelástico basado en una fibra compuesta MWCNT/LMO y una fibra compuesta MWCNT/LTO. b, c) Fotografía (b) y ilustración esquemática (c) de una batería con forma de fibra estirable en condiciones de estiramiento. d) Ilustración esquemática de la LIB estirable tipo resorte. e) Imágenes SEM de una fibra en diferentes cepas. f) Evolución de la capacitancia específica con la deformación. d–f) 215
• Figura 65. Pila desechable de origami. 216
• Figura 66. Baterías de Zn-MnO2 producidas por Brightvolt. 219
• Figura 67. Mecanismo de almacenamiento de carga de baterías alcalinas de Zn y baterías de iones de zinc. 221
• Figura 68. Baterías de Zn-MnO2 producidas por Blue Spark. 222
• Figura 69. Baterías Ag-Zn producidas por Imprint Energy. 222
• Figura 70. Dispositivos portátiles autoalimentados. 228
• Figura 71. Análisis FODA: Baterías flexibles. 230
• Figura 72. Ingresos globales de baterías flexibles, 2018-2034, por mercado (miles de millones de dólares). 231
• Figura 73. Baterías transparentes. 234
• Figura 74. Análisis FODA: Baterías transparentes. 236
• Figura 75. Baterías degradables. 237
• Figura 76. Análisis FODA: Baterías degradables. 241
• Figura 77. Diversas aplicaciones de las pilas de papel impreso. 243
• Figura 78. Representación esquemática de los principales componentes de una batería. 243
• Figura 79. Esquema de una batería impresa en una arquitectura de celda tipo sándwich, donde el ánodo y el cátodo de la batería están apilados juntos. 245
• Figura 80. Procesos de fabricación de baterías convencionales (I), microbaterías 3D (II) y baterías impresas en 3D (III). 255
• Figura 81. Análisis FODA: Baterías impresas. 260
• Figura 82. Ingresos globales de baterías impresas, 2018-2034, por mercado (miles de millones de dólares). 261
• Figura 83. Esquema de una batería de flujo redox. 263
• Figura 84. Ingresos globales de baterías de flujo redox, 2018-2034, por mercado (miles de millones de dólares). 276
• Figura 85. Batería de 24M. 283
• Figura 86. Prototipo de biodo AC. 285
• Figura 87. Diagrama esquemático del funcionamiento de una batería de metal líquido. 295
• Figura 88. Láminas separadoras de electrolitos densos de estado sólido totalmente cerámicas de Ampcera (espesor de 25 um, tamaño de 50 mm x 100 mm, flexibles y libres de defectos, conductividad iónica a temperatura ambiente de ~1 mA/cm). 296
• Figura 89. Productos de baterías Amprius. 298
• Figura 90. Esquema de la batería totalmente de polímero. 301
• Figura 91. Módulo de batería totalmente de polímero. 301
• Figura 92. Colector de corriente de resina. 302
• Figura 93. Batería impresa de película delgada de Ateios. 304
• Figura 94. La estructura de la batería de aluminio-azufre de Avanti Battery. 307
• Figura 95. Baterías NAS® en contenedores. 309
• Figura 96. Batería de iones de litio impresa en 3D. 314
• Figura 97. Módulo de solución azul. 316
• Figura 98. Parche portátil TempTraq. 317
• Figura 99. Esquema de un reactor de lecho fluidizado que puede escalar la generación de SWNT utilizando el proceso CoMoCAT. 335
• Figura 100. Cymbet EnerChip™ 340
• Figura 101. Estructura de nanoesponja E-magy. 348
• Figura 102. Batería de iones de zinc Enerpoly. 349
• Figura 103. SoftBattery®. 350
• Figura 104. Batería totalmente de estado sólido ASSB de EGI 300 Wh/kg. 352
• Figura 105. Equipos rollo a rollo trabajando con sustrato de acero ultrafino. 354
• Figura 106. Celda de batería de 40 Ah. 359
• Figura 107. Batería de FDK Corp. 363
• Figura 108. Baterías de papel 2D. 371
• Figura 109. Baterías de papel de formato personalizado 3D. 371
• Figura 110. Productos de nanotubos de carbono Fuji. 372
• Figura 111. Batería Gelion Endure. 375
• Figura 112. Planta desaladora portátil. 375
• Figura 113. Batería flexible Grepow. 387
• Figura 114. Batería de estado sólido HPB. 393
• Figura 115. Paquete de baterías HiNa para vehículos eléctricos. 395
• Figura 116. Vehículo eléctrico de demostración de JAC alimentado por una batería de iones de Na HiNa. 395
• Figura 117. Telas no tejidas de nanofibras de Hirose. 396
• Figura 118. Batería de estado sólido Hitachi Zosen. 397
• Figura 119. Baterías de estado sólido Ilika. 401
• Figura 120. Tecnología ZincPoly™. 402
• Figura 121. Materiales de batería imprimibles con TAeTTOOz. 406
• Figura 122. Celda de batería de Materiales Iónicos. 410
• Figura 123. Esquema de la estructura de la batería de estado sólido de los sistemas de almacenamiento de iones. 411
• Figura 124. Microbaterías de la RIED. 412
• Figura 125. Módulo de batería de iones de sodio de muestra A de Kite Rise. 420
• Figura 126. Batería flexible LiBEST. 426
• Figura 127. Celdas de batería de iones de sodio Li-FUN. 429
• Figura 128. Batería LiNa Energy. 431
• Figura 129. Tecnología de batería de película delgada de estado sólido 3D. 433
• Figura 130. Baterías Lyten. 436
• Figura 131. Proceso de producción de Cellulomix. 439
• Figura 132. Nanobase versus productos convencionales. 439
• Figura 133. Batería Nanotech Energy. 449
• Figura 134. Concepto de moto eléctrica híbrida alimentada por batería. 452
• Figura 135. Batería NBD. 454
• Figura 136. Ilustración esquemática del sistema de tres cámaras para la producción de SWCNH. 455
• Figura 137. Imágenes TEM de nanoescobillas de carbono. 456
• Figura 138. EnerCerachip. 460
• Figura 139. Batería cámbrica. 471
• Figura 140. Batería impresa. 475
• Figura 141. Batería 3D basada en espuma Prieto. 477
• Figura 142. Batería flexible de Energía Impresa. 480
• Figura 143. Batería de estado sólido ProLogium. 482
• Figura 144. Baterías de estado sólido de QingTao. 484
• Figura 145. Esquema de la batería de flujo de quinona. 486
• Figura 146. Batería de estado sólido de metal litio de 3Ah de Sakuú Corporation. 489
• Figura 147. Batería de flujo de agua de mar Salgenx S3000. 491
• Figura 148. Baterías prismáticas de sexta generación de Samsung SDI. 493
• Figura 149. Baterías SES Apollo. 498
• Figura 150. Celda de batería de Energía Siónica. 505
• Figura 151. Celda de la bolsa de batería Solid Power. 507
• Figura 152. Materiales de la batería de lignina de Stora Enso. 510
• Figura 153. Batería de estado sólido con tecnología TeraWatt 517
• Figura 154. Celda Zeta Energy de 20 Ah. 534
• Figura 155. Baterías de zoolnasmo. 535

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