Il mercato globale delle batterie avanzate 2024-2034 – Rivista Nanotech

1 METODOLOGIA DELLA RICERCA 35

• 1.1 Ambito di rendicontazione 35
• 1.2 Metodologia della ricerca 35

2 INTRODUZIONE 37

• 2.1 Il mercato globale delle batterie avanzate 37
  • 2.1.1 Veicoli elettrici 39
    • 2.1.1.1 Panoramica del mercato 39
    • 2.1.1.2 Veicoli elettrici a batteria 39
    • 2.1.1.3 Autobus, furgoni e camion elettrici 40
      • 2.1.1.3.1 Autocarri elettrici medi e pesanti 41
      • 2.1.1.3.2 Veicoli commerciali leggeri elettrici (LCV) 41
      • 2.1.1.3.3 Autobus elettrici 42
      • 2.1.1.3.4 Micro EV 43
    • 2.1.1.4 Fuoristrada elettrico 44
      • 2.1.1.4.1 Veicoli da cantiere 44
      • 2.1.1.4.2 Treni elettrici 46
      • 2.1.1.4.3 Barche elettriche 47
    • 2.1.1.5 Domanda di mercato e previsioni 49
  • 2.1.2 Stoccaggio in rete 52
    • 2.1.2.1 Panoramica del mercato 52
    • 2.1.2.2 Tecnologie 53
    • 2.1.2.3 Domanda di mercato e previsioni 54
  • 2.1.3 Elettronica di consumo 56
    • 2.1.3.1 Panoramica del mercato 56
    • 2.1.3.2 Tecnologie 56
    • 2.1.3.3 Domanda di mercato e previsioni 57
  • 2.1.4 Batterie stazionarie 57
    • 2.1.4.1 Panoramica del mercato 57
    • 2.1.4.2 Tecnologie 59
    • 2.1.4.3 Domanda di mercato e previsioni 60
• 2.2 Driver di mercato 60
• 2.3 Megatrend del mercato delle batterie 63
• 2.4 Materiali avanzati per batterie 66
• 2.5 Motivazione per lo sviluppo di batterie oltre il litio 66

3 TIPI DI BATTERIE 68

• 3.1 Chimica della batteria 68
• 3.2 BATTERIE AGLI IONI DI LITIO 68
  • 3.2.1 Descrizione della tecnologia 68
    • 3.2.1.1 Tipi di batterie al litio 73
  • 3.2.2 Analisi SWOT 76
  • 3.2.3 Anodi 77
    • 3.2.3.1 Materiali 77
      • 3.2.3.1.1 Grafite 79
      • 3.2.3.1.2 Titanato di litio 79
      • 3.2.3.1.3 Litio metallico 79
      • 3.2.3.1.4 Anodi di silicio 80
        • 3.2.3.1.4.1 Benefici 81
        • 3.2.3.1.4.2 Sviluppo delle batterie agli ioni di litio 82
        • 3.2.3.1.4.3 Produzione di silicio 83
        • 3.2.3.1.4.4 Costi 84
        • 3.2.3.1.4.5 Applicazioni 85
          • 3.2.3.1.4.5.1 EV 86
        • 3.2.3.1.4.6 Prospettive future 87
      • 3.2.3.1.5 Materiali in lega 88
      • 3.2.3.1.6 Nanotubi di carbonio negli ioni di litio 88
      • 3.2.3.1.7 Rivestimenti in grafene per Li-ion 89
  • 3.2.4 Elettroliti agli ioni di litio 89
  • 3.2.5 Catodi 90
    • 3.2.5.1 Materiali 90
      • 3.2.5.1.1 Materiali catodici ad alto contenuto di nichel 92
      • 3.2.5.1.2 Produzione 93
      • 3.2.5.1.3 Alto contenuto di manganese 94
      • 3.2.5.1.4 Catodi ricchi di Li-Mn 94
      • 3.2.5.1.5 Ossido di litio cobalto (LiCoO2) — LCO 95
      • 3.2.5.1.6 Litio ferro fosfato (LiFePO4) — LFP 96
      • 3.2.5.1.7 Ossido di litio manganese (LiMn2O4) — LMO 97
      • 3.2.5.1.8 Ossido di litio nichel manganese cobalto (LiNiMnCoO2) — NMC 98
      • 3.2.5.1.9 Ossido di alluminio litio nichel cobalto (LiNiCoAlO2) — NCA 99
      • 3.2.5.1.10 LMR-NMC 100
      • 3.2.5.1.11 Fosfato di litio manganese (LiMnP) 100
      • 3.2.5.1.12 Fosfato di ferro e litio manganese (LiMnFePO4 o LMFP) 101
      • 3.2.5.1.13 Ossido di litio nichel manganese (LNMO) 101
    • 3.2.5.2 Confronto dei principali materiali catodici agli ioni di litio 102
    • 3.2.5.3 Metodi emergenti di sintesi del materiale catodico 102
    • 3.2.5.4 Rivestimenti catodici 103
  • 3.2.6 Leganti e additivi conduttivi 103
    • 3.2.6.1 Materiali 103
  • 3.2.7 Separatori 104
    • 3.2.7.1 Materiali 104
  • 3.2.8 Metalli del gruppo del platino 105
  • 3.2.9 Operatori del mercato Batteria agli ioni di litio 105
  • 3.2.10 Riciclo degli ioni di litio 106
    • 3.2.10.1 Confronto tra le tecniche di riciclaggio 108
    • 3.2.10.2 Idrometallurgia 110
      • 3.2.10.2.1 Panoramica del metodo 110
        • 3.2.10.2.1.1 Estrazione con solventi 111
      • 3.2.10.2.2 Analisi SWOT 112
    • 3.2.10.3 Pirometallurgia 113
      • 3.2.10.3.1 Panoramica del metodo 113
      • 3.2.10.3.2 Analisi SWOT 114
    • 3.2.10.4 Riciclo diretto 115
      • 3.2.10.4.1 Panoramica del metodo 115
        • 3.2.10.4.1.1 Separazione degli elettroliti 116
        • 3.2.10.4.1.2 Separazione dei materiali del catodo e dell'anodo 117
        • 3.2.10.4.1.3 Rimozione del legante 117
        • 3.2.10.4.1.4 Relithazione 117
        • 3.2.10.4.1.5 Recupero e ringiovanimento del catodo 118
        • 3.2.10.4.1.6 Riciclo ibrido idrometallurgico-diretto 119
      • 3.2.10.4.2 Analisi SWOT 120
    • 3.2.10.5 Altri metodi 121
      • 3.2.10.5.1 Pretrattamento meccanochimico 121
      • 3.2.10.5.2 Metodo elettrochimico 121
      • 3.2.10.5.3 Liquidi ionici 121
    • 3.2.10.6 Riciclaggio di componenti specifici 122
      • 3.2.10.6.1 Anodo (grafite) 122
      • 3.2.10.6.2 Catodo 122
      • 3.2.10.6.3 Elettrolita 123
    • 3.2.10.7 Riciclaggio delle batterie Beyond Li-ion 123
      • 3.2.10.7.1 Processi convenzionali e processi emergenti 123
  • 3.2.11 Ricavi globali 125
• 3.3 BATTERIE AL LITIO METALLO 126
  • 3.3.1 Descrizione della tecnologia 126
  • 3.3.2 Anodi di litio-metallo 127
  • 3.3.3 Sfide 127
  • 3.3.4 Densità di energia 128
  • 3.3.5 Celle senza anodo 129
  • 3.3.6 Batterie al litio-metallo e allo stato solido 129
  • 3.3.7 Applicazioni 130
  • 3.3.8 Analisi SWOT 131
  • 3.3.9 Sviluppatori di prodotti 132
• 3.4 BATTERIE AL LITIO-ZOLFO 133
  • 3.4.1 Descrizione della tecnologia 133
    • 3.4.1.1 Vantaggi 133
    • 3.4.1.2 Sfide 134
    • 3.4.1.3 Commercializzazione 135
  • 3.4.2 Analisi SWOT 136
  • 3.4.3 Ricavi globali 137
  • 3.4.4 Sviluppatori di prodotti 138
• 3.5 BATTERIE AL LITIO TITANATO E NIOBATO 139
  • 3.5.1 Descrizione della tecnologia 139
  • 3.5.2 Ossido di niobio e titanio (NTO) 139
    • 3.5.2.1 Ossido di niobio tungsteno 140
    • 3.5.2.2 Anodi di ossido di vanadio 141
  • 3.5.3 Ricavi globali 142
  • 3.5.4 Sviluppatori di prodotti 142
• 3.6 BATTERIE AGLI IONI DI SODIO (NA-ION) 144
  • 3.6.1 Descrizione della tecnologia 144
    • 3.6.1.1 Materiali catodici 144
      • 3.6.1.1.1 Ossidi di metalli di transizione stratificati 144
        • 3.6.1.1.1.1 Tipi 144
        • 3.6.1.1.1.2 Prestazione ciclistica 145
        • 3.6.1.1.1.3 Vantaggi e svantaggi 146
        • 3.6.1.1.1.4 Prospettive di mercato per LO SIB 146
      • 3.6.1.1.2 Materiali polianionici 147
        • 3.6.1.1.2.1 Vantaggi e svantaggi 148
        • 3.6.1.1.2.2 Tipi 148
        • 3.6.1.1.2.3 Prospettive di mercato per Poly SIB 148
      • 3.6.1.1.3 Analoghi del blu di Prussia (PBA) 149
        • 3.6.1.1.3.1 Tipi 149
        • 3.6.1.1.3.2 Vantaggi e svantaggi 150
        • 3.6.1.1.3.3 Prospettive di mercato per PBA-SIB 151
    • 3.6.1.2 Materiali anodici 152
      • 3.6.1.2.1 Carboni duri 152
      • 3.6.1.2.2 Nerofumo 154
      • 3.6.1.2.3 Grafite 155
      • 3.6.1.2.4 Nanotubi di carbonio 158
      • 3.6.1.2.5 Grafene 159
      • 3.6.1.2.6 Materiali leganti 161
      • 3.6.1.2.7 Titanati di sodio 162
      • 3.6.1.2.8 Sodio metallico 162
    • 3.6.1.3 Elettroliti 162
  • 3.6.2 Analisi comparativa con altri tipi di batterie 164
  • 3.6.3 Confronto dei costi con Li-ion 165
  • 3.6.4 Materiali nelle celle delle batterie agli ioni di sodio 165
  • 3.6.5 Analisi SWOT 168
  • 3.6.6 Ricavi globali 169
  • 3.6.7 Sviluppatori di prodotti 170
    • 3.6.7.1 Produttori di batterie 170
    • 3.6.7.2 Grandi Imprese 170
    • 3.6.7.3 Aziende automobilistiche 170
    • 3.6.7.4 Imprese del settore chimico e dei materiali 171
• 3.7 BATTERIE SODIO-ZOLFO 172
  • 3.7.1 Descrizione della tecnologia 172
  • 3.7.2 Applicazioni 173
  • 3.7.3 Analisi SWOT 174
• 3.8 BATTERIE AGLI IONI DI ALLUMINIO 176
  • 3.8.1 Descrizione della tecnologia 176
  • 3.8.2 Analisi SWOT 177
  • 3.8.3 Commercializzazione 178
  • 3.8.4 Ricavi globali 179
  • 3.8.5 Sviluppatori di prodotti 179
• 3.9 BATTERIE ALLO STATO SOLIDO (ASSB) 181
  • 3.9.1 Descrizione della tecnologia 181
    • 3.9.1.1 Elettroliti allo stato solido 182
  • 3.9.2 Caratteristiche e vantaggi 183
  • 3.9.3 Specifiche tecniche 184
  • 3.9.4      Tipi    187
  • 3.9.5 Microbatterie 189
    • 3.9.5.1 Introduzione 189
    • 3.9.5.2 Materiali 190
    • 3.9.5.3 Applicazioni 190
    • 3.9.5.4 Disegni 3D 190
      • 3.9.5.4.1 Batterie stampate in 3D 191
  • 3.9.6 Batterie allo stato solido di tipo sfuso 191
  • 3.9.7 Analisi SWOT 192
  • 3.9.8 Limitazioni 194
  • 3.9.9 Ricavi globali 195
  • 3.9.10 Sviluppatori di prodotti 197
• 3.10 BATTERIE FLESSIBILI 198
  • 3.10.1 Descrizione della tecnologia 198
  • 3.10.2 Specifiche tecniche 200
    • 3.10.2.1 Approcci alla flessibilità 201
  • 3.10.3 Elettronica flessibile 203
    • 3.10.3.1 Materiali flessibili 204
  • 3.10.4 Batterie metallo-zolfo flessibili e indossabili 205
  • 3.10.5 Batterie metallo-aria flessibili e indossabili 206
  • 3.10.6 Batterie flessibili agli ioni di litio 207
    • 3.10.6.1 Disegni degli elettrodi 210
    • 3.10.6.2 Batterie agli ioni di litio a forma di fibra 213
    • 3.10.6.3 Batterie estensibili agli ioni di litio 214
    • 3.10.6.4 Batterie agli ioni di litio Origami e kirigami 216
  • 3.10.7 Batterie Li/S flessibili 216
    • 3.10.7.1 Componenti 217
    • 3.10.7.2 Nanomateriali di carbonio 217
  • 3.10.8 Batterie flessibili al litio-biossido di manganese (Li–MnO2) 218
  • 3.10.9 Batterie flessibili a base di zinco 219
    • 3.10.9.1 Componenti 219
      • 3.10.9.1.1 Anodi 219
      • 3.10.9.1.2 Catodi 220
    • 3.10.9.2 Sfide 220
    • 3.10.9.3 Batterie flessibili al biossido di zinco-manganese (Zn–Mn) 221
    • 3.10.9.4 Batterie flessibili argento-zinco (Ag-Zn) 222
    • 3.10.9.5 Batterie flessibili Zn-Aria 223
    • 3.10.9.6 Batterie flessibili allo zinco-vanadio 223
  • 3.10.10 Batterie a forma di fibra 224
    • 3.10.10.1 Nanotubi di carbonio 224
    • 3.10.10.2 Tipi 225
    • 3.10.10.3 Applicazioni 226
    • 3.10.10.4 Sfide 226
  • 3.10.11 Raccolta di energia combinata con dispositivi indossabili di accumulo di energia 227
  • 3.10.12 Analisi SWOT 229
  • 3.10.13 Ricavi globali 230
  • 3.10.14 Sviluppatori di prodotti 232
• 3.11 BATTERIE TRASPARENTI 233
  • 3.11.1 Descrizione della tecnologia 233
  • 3.11.2 Componenti 234
  • 3.11.3 Analisi SWOT 235
  • 3.11.4 Prospettive di mercato 237
• 3.12 BATTERIE DEGRADABILI 237
  • 3.12.1 Descrizione della tecnologia 237
  • 3.12.2 Componenti 238
  • 3.12.3 Analisi SWOT 240
  • 3.12.4 Prospettive di mercato 241
  • 3.12.5 Sviluppatori di prodotti 241
• 3.13 BATTERIE STAMPATE 242
  • 3.13.1 Specifiche tecniche 242
  • 3.13.2 Componenti 243
  • 3.13.3 Progettazione 245
  • 3.13.4 Caratteristiche principali 246
  • 3.13.5 Collettori di corrente stampabili 246
  • 3.13.6 Elettrodi stampabili 247
  • 3.13.7 Materiali 247
  • 3.13.8 Applicazioni 247
  • 3.13.9 Tecniche di stampa 248
  • 3.13.10 Batterie stampate agli ioni di litio (LIB) 250
  • 3.13.11 Pile stampate a base di zinco 251
  • 3.13.12 Batterie stampate in 3D 254
    • 3.13.12.1 Tecniche di stampa 3D per la produzione di batterie 256
    • 3.13.12.2 Materiali per batterie stampate in 3D 258
      • 3.13.12.2.1 Materiali degli elettrodi 258
      • 3.13.12.2.2 Materiali elettrolitici 258
  • 3.13.13 Analisi SWOT 259
  • 3.13.14 Ricavi globali 260
  • 3.13.15 Sviluppatori di prodotti 261
• 3.14 BATTERIE REDOX FLOW 263
  • 3.14.1 Descrizione della tecnologia 263
  • 3.14.2 Batterie a flusso redox al vanadio (VRFB) 264
  • 3.14.3 Batterie a flusso zinco-bromo (ZnBr) 265
  • 3.14.4 Batterie a flusso polisolfuro-bromo (PSB) 266
  • 3.14.5 Batterie a flusso ferro-cromo (ICB) 267
  • 3.14.6 Batterie a flusso interamente in ferro 267
  • 3.14.7 Batterie a flusso zinco-ferro (Zn-Fe) 268
  • 3.14.8 Batterie a flusso di idrogeno-bromo (H-Br) 269
  • 3.14.9 Batterie a flusso idrogeno-manganese (H-Mn) 270
  • 3.14.10 Batterie a flusso organico 271
  • 3.14.11 Batterie a flusso ibrido 272
    • 3.14.11.1 Ibrido zinco-cerio 272
    • 3.14.11.2 Batteria a flusso ibrida allo zinco-poliioduro 272
    • 3.14.11.3 Batteria a flusso ibrido zinco-nichel 273
    • 3.14.11.4 Batteria a flusso ibrido zinco-bromo 274
    • 3.14.11.5 Batteria a flusso al vanadio-polialogenuro 274
  • 3.14.12 Ricavi globali 275
  • 3.14.13 Sviluppatori di prodotti 276
• 3.15 BATTERIE A BASE ZN 277
  • 3.15.1 Descrizione della tecnologia 277
    • 3.15.1.1 Batterie zinco-aria 277
    • 3.15.1.2 Batterie agli ioni di zinco 279
    • 3.15.1.3 Bromuro di zinco 279
  • 3.15.2 Prospettive di mercato 280
  • 3.15.3 Sviluppatori di prodotti 281

4 PROFILI AZIENDALI 282 (296 profili aziendali)

5 RIFERIMENTI 537

Elenco delle tabelle

• Tabella 1. Chimiche delle batterie utilizzate negli autobus elettrici. 42
• Tabella 2. Tipi di Micro EV 43
• Tabella 3. Dimensioni della batteria per diversi tipi di veicoli. 46
• Tabella 4. Tecnologie concorrenti per le batterie nelle barche elettriche. 48
• Tabella 5. Tecnologie concorrenti per le batterie nello stoccaggio in rete. 53
• Tabella 6. Tecnologie concorrenti per le batterie nell'elettronica di consumo 56
• Tabella 7. Tecnologie concorrenti per le batterie agli ioni di sodio nello stoccaggio in rete. 59
• Tabella 8. Driver di mercato per l’uso di materiali e tecnologie avanzati nelle batterie. 60
• Tabella 9. Megatrend del mercato delle batterie. 63
• Tabella 10. Materiali avanzati per batterie. 66
• Tabella 11. Composizione delle celle della batteria commerciale agli ioni di litio. 69
• Tabella 12. Catena di fornitura delle batterie agli ioni di litio (Li-ion). 72
• Tabella 13. Tipi di batterie al litio. 73
• Tabella 14. Materiali dell'anodo della batteria agli ioni di litio. 77
• Tabella 15. Metodi di produzione per anodi di nano-silicio. 83
• Tabella 16. Mercati e applicazioni degli anodi di silicio. 85
• Tabella 17. Materiali catodici delle batterie agli ioni di litio. 91
• Tabella 18. Principali tendenze tecnologiche che influenzano lo sviluppo del catodo delle batterie agli ioni di litio. 91
• Tabella 19. Proprietà dell'ossido di litio cobalto) come materiale catodico per batterie agli ioni di litio. 96
• Tabella 20. Proprietà del fosfato di litio ferro (LiFePO4 o LFP) come materiale catodico per batterie agli ioni di litio. 97
• Tabella 21. Proprietà del materiale catodico di ossido di litio manganese. 98
• Tabella 22. Proprietà dell'ossido di litio nichel manganese cobalto (NMC). 99
• Tabella 23. Proprietà dell'ossido di alluminio litio nichel cobalto 100
• Tabella 24. Tabella comparativa dei principali materiali catodici agli ioni di litio 102
• Tabella 25. Legante per batterie agli ioni di litio e materiali additivi conduttivi. 104
• Tabella 26. Materiali separatori per batterie agli ioni di litio. 105
• Tabella 27. Operatori del mercato delle batterie agli ioni di litio. 106
• Tabella 28. Flusso tipico del processo di riciclaggio delle batterie agli ioni di litio. 107
• Tabella 29. Principali flussi di materie prime che possono essere riciclate per le batterie agli ioni di litio. 108
• Tabella 30. Confronto dei metodi di riciclaggio LIB. 108
• Tabella 31. Confronto tra processi convenzionali ed emergenti per il riciclaggio oltre alle batterie agli ioni di litio. 124
• Tabella 32. Fatturati globali per le batterie agli ioni di litio, 2018-2034, per mercato (miliardi di dollari). 125
• Tabella 33. Applicazioni per batterie al litio. 130
• Tabella 34. Sviluppatori di batterie al litio 132
• Tabella 35. Confronto delle densità energetiche teoriche delle batterie al litio-zolfo rispetto ad altri tipi di batterie comuni. 134
• Tabella 36. Ricavi globali per litio-zolfo, 2018-2034, per mercato (miliardi di dollari). 137
• Tabella 37. Sviluppatori di prodotti per batterie al litio-zolfo. 138
• Tabella 38. Sviluppatori di prodotti nelle batterie al litio titanato e niobato. 142
• Tabella 39. Confronto dei materiali catodici. 144
• Tabella 40. Materiali catodici stratificati di ossido di metallo di transizione per batterie agli ioni di sodio. 144
• Tabella 41. Caratteristiche generali delle prestazioni del ciclo dei comuni materiali catodici a strati di ossido di metallo di transizione. 145
• Tabella 42. Materiali polianionici per catodi di batterie agli ioni di sodio. 147
• Tabella 43. Analisi comparativa di diversi materiali polianionici. 147
• Tabella 44. Tipi comuni di materiali analogici del blu di Prussia utilizzati come catodi o anodi nelle batterie agli ioni di sodio. 150
• Tabella 45. Confronto dei materiali anodici delle batterie agli ioni di Na. 152
• Tabella 46. Produttori di carbonio duro per anodi di batterie agli ioni di sodio. 153
• Tabella 47. Confronto dei materiali in carbonio negli anodi delle batterie agli ioni di sodio. 154
• Tabella 48. Confronto tra grafite naturale e sintetica. 156
• Tabella 49. Proprietà del grafene, proprietà dei materiali concorrenti, loro applicazioni. 160
• Tabella 50. Confronto tra anodi a base di carbonio. 161
• Tabella 51. Materiali leganti utilizzati nelle batterie agli ioni di sodio. 161
• Tabella 52. Formulazioni di elettroliti ionici Na. 163
• Tabella 53. Pro e contro rispetto ad altri tipi di batterie. 164
• Tabella 54. Confronto dei costi con le batterie agli ioni di litio. 165
• Tabella 55. Materiali chiave nelle celle delle batterie agli ioni di sodio. 165
• Tabella 56. Sviluppatori di prodotti in batterie agli ioni di alluminio. 179
• Tabella 57. Tipi di elettroliti allo stato solido. 182
• Tabella 58. Segmentazione del mercato e status delle batterie allo stato solido. 183
• Tabella 59. Catene di processo tipiche per la produzione di componenti chiave e l'assemblaggio di batterie a stato solido. 184
• Tabella 60. Confronto tra batterie allo stato liquido e allo stato solido. 188
• Tabella 61. Limitazioni delle batterie a film sottile allo stato solido. 194
• Tabella 62. Ricavi globali per le batterie all-solid state, 2018-2034, per mercato (miliardi di dollari). 195
• Tabella 63. Operatori del mercato delle batterie allo stato solido a film sottile. 197
• Tabella 64. Applicazioni flessibili delle batterie e requisiti tecnici. 199
• Tabella 65. Prototipi di batterie flessibili agli ioni di litio. 208
• Tabella 66. Design degli elettrodi nelle batterie flessibili agli ioni di litio. 210
• Tabella 67. Riepilogo delle batterie agli ioni di litio a forma di fibra. 213
• Tabella 68. Tipi di batterie a forma di fibra. 225
• Tabella 69. Fatturati globali delle batterie flessibili, 2018-2034, per mercato (miliardi di dollari). 230
• Tabella 70. Sviluppatori di prodotti nel settore delle batterie flessibili. 232
• Tabella 71. Componenti delle batterie trasparenti. 234
• Tabella 72. Componenti delle batterie degradabili. 238
• Tabella 73. Sviluppatori di prodotti in batterie degradabili. 241
• Tabella 74. Componenti principali e proprietà dei diversi tipi di batterie stampate. 244
• Tabella 75. Applicazioni delle batterie stampate e relativi requisiti fisici ed elettrochimici. 248
• Tabella 76. Tecniche di stampa 2D e 3D. 248
• Tabella 77. Tecniche di stampa applicate alle batterie stampate. 250
• Tabella 78. Componenti principali e corrispondenti valori elettrochimici delle batterie stampate agli ioni di litio. 250
• Tabella 79. Tecnica di stampa, componenti principali e corrispondenti valori elettrochimici delle batterie stampate a base di Zn–MnO2 e altri tipi di batterie. 252
• Tabella 80. Principali tecniche di stampa 3D per la produzione di batterie. 256
• Tabella 81. Materiali degli elettrodi per batterie stampate in 3D. 258
• Tabella 82. Fatturati globali delle batterie stampate, 2018-2034, per mercato (miliardi di dollari). 260
• Tabella 83. Sviluppatori di prodotti in batterie stampate. 261
• Tabella 84. Vantaggi e svantaggi delle batterie a flusso redox. 264
• Tabella 85. Batterie a flusso redox al vanadio (VRFB): caratteristiche principali, vantaggi, limitazioni, prestazioni, componenti e applicazioni. 264
• Tabella 86. Batterie a flusso zinco-bromo (ZnBr): caratteristiche principali, vantaggi, limitazioni, prestazioni, componenti e applicazioni. 265
• Tabella 87. Batterie a flusso di polisolfuro di bromo (PSB): caratteristiche principali, vantaggi, limitazioni, prestazioni, componenti e applicazioni. 266
• Tabella 88. Batterie a flusso ferro-cromo (ICB): caratteristiche principali, vantaggi, limitazioni, prestazioni, componenti e applicazioni. 267
• Tabella 89. Batterie a flusso All-Iron: caratteristiche principali, vantaggi, limitazioni, prestazioni, componenti e applicazioni. 267
• Tabella 90. Batterie a flusso zinco-ferro (Zn-Fe): caratteristiche principali, vantaggi, limitazioni, prestazioni, componenti e applicazioni. 268
• Tabella 91. Batterie a flusso di idrogeno-bromo (H-Br): caratteristiche principali, vantaggi, limitazioni, prestazioni, componenti e applicazioni. 269
• Tabella 92. Batterie a flusso di idrogeno-manganese (H-Mn): caratteristiche principali, vantaggi, limitazioni, prestazioni, componenti e applicazioni. 270
• Tabella 93. Batterie a flusso organico: caratteristiche principali, vantaggi, limitazioni, prestazioni, componenti e applicazioni. 271
• Tabella 94. Batterie a flusso ibrido zinco-cerio: caratteristiche principali, vantaggi, limitazioni, prestazioni, componenti e applicazioni. 272
• Tabella 95. Batterie a flusso ibrido allo zinco-poliioduro: caratteristiche principali, vantaggi, limitazioni, prestazioni, componenti e applicazioni. 273
• Tabella 96. Batterie a flusso ibrido zinco-nichel: caratteristiche principali, vantaggi, limitazioni, prestazioni, componenti e applicazioni. 273
• Tabella 97. Batterie a flusso ibrido zinco-bromo: caratteristiche principali, vantaggi, limitazioni, prestazioni, componenti e applicazioni. 274
• Tabella 98. Batterie a flusso ibrido al vanadio-polialogenuro: caratteristiche principali, vantaggi, limitazioni, prestazioni, componenti e applicazioni. 274
• Tabella 99. Sviluppatori di prodotti per batterie a flusso redox. 276
• Tabella 100. Sviluppatori di prodotti per batterie basati su ZN. 281
• Tabella 101. Caratteristiche della batteria agli ioni di sodio CATL. 328
• Tabella 102. Caratteristiche della batteria CHAM agli ioni di sodio. 333
• Tabella 103. Prodotti Chasm SWCNT. 334
• Tabella 104. Caratteristiche della batteria Faradion agli ioni di sodio. 360
• Tabella 105. Caratteristiche della batteria agli ioni di sodio HiNa Battery. 394
• Tabella 106. Specifiche del test delle prestazioni della batteria delle batterie J. Flex. 414
• Tabella 107. Caratteristiche della batteria LiNa Energy. 431
• Tabella 108. Caratteristiche della batteria Natrium Energy. 450

Lista delle figure

• Figura 1. Vendite annuali di veicoli elettrici a batteria e veicoli elettrici ibridi plug-in. 38
• Figura 2. Previsione della domanda di ioni di litio per auto elettriche (GWh), 2018-2034. 49
• Figura 3. Mercato delle batterie agli ioni di litio per veicoli elettrici (miliardi di dollari), 2018-2034. 50
• Figura 4. Previsione batterie per autobus, camion e furgoni elettrici (GWh), 2018-2034. 51
• Figura 5. Previsione della domanda di ioni di litio per Micro EV (GWh). 52
• Figura 6. Previsione della domanda di stoccaggio nella rete di batterie agli ioni di litio (GWh), 2018-2034. 55
• Figura 7. Unità di stoccaggio della griglia di ioni di sodio. 55
• Figura 8. Batteria mobile Salt-E Dog. 58
• Figura 9. I.Power Nest – Soluzione per sistemi di accumulo di energia residenziale. 59
• Figura 10. Costi delle batterie al 2030. 65
• Figura 11. Progettazione della cella al litio. 70
• Figura 12. Funzionamento di una batteria agli ioni di litio. 71
• Figura 13. Pacco celle della batteria agli ioni di litio. 71
• Figura 14. Batteria agli ioni di litio per veicoli elettrici (EV). 75
• Figura 15. Analisi SWOT: batterie agli ioni di litio. 77
• Figura 16. Catena del valore dell’anodo di silicio. 81
• Figura 17. Struttura del litio-cobalto. 95
• Figura 18. Struttura del litio-manganese. 98
• Figura 19. Tipici metodi di riciclaggio diretto, pirometallurgico e idrometallurgico per il recupero dei materiali attivi delle batterie agli ioni di litio. 107
• Figura 20. Diagramma di flusso dei processi di riciclaggio delle batterie agli ioni di litio (LIB). 109
• Figura 21. Schema di flusso del riciclo idrometallurgico. 111
• Figura 22. Analisi SWOT per il riciclaggio delle batterie agli ioni di litio mediante idrometallurgia. 112
• Figura 23. Diagramma di flusso del riciclo di Umicore. 113
• Figura 24. Analisi SWOT per il riciclaggio delle batterie agli ioni di litio mediante pirometallurgia. 114
• Figura 25. Schema del processo di riciclaggio diretto. 116
• Figura 26. Analisi SWOT per il riciclaggio diretto delle batterie agli ioni di litio. 120
• Figura 27. Entrate globali delle batterie agli ioni di litio, 2018-2034, per mercato (miliardi di dollari). 126
• Figura 28. Diagramma schematico di una batteria al litio. 126
• Figura 29. Analisi SWOT: batterie al litio-metallo. 132
• Figura 30. Diagramma schematico della batteria al litio-zolfo. 133
• Figura 31. Analisi SWOT: batterie litio-zolfo. 137
• Figura 32. Ricavi globali per litio-zolfo, 2018-2034, per mercato (miliardi di dollari). 138
• Figura 33. Fatturati globali delle batterie al litio titanato e niobato, 2018-2034, per mercato (miliardi di dollari). 142
• Figura 34. Schema degli analoghi del blu di Prussia (PBA). 149
• Figura 35. Confronto di micrografie SEM di grafite naturale a forma di sfera (NG; dopo diverse fasi di elaborazione) e grafite sintetica (SG). 155
• Figura 36. Panoramica della produzione, lavorazione e applicazioni della grafite. 157
• Figura 37. Diagramma schematico di un nanotubo di carbonio a pareti multiple (MWCNT). 159
• Figura 38. Diagramma schematico di una batteria agli ioni di Na. 167
• Figura 39. Analisi SWOT: batterie agli ioni di sodio. 169
• Figura 40. Fatturati globali delle batterie agli ioni di sodio, 2018-2034, per mercato (miliardi di dollari). 169
• Figura 41. Schema di una batteria Na–S. 172
• Figura 42. Analisi SWOT: batterie sodio-zolfo. 175
• Figura 43. Chimica della batteria saturnosa. 176
• Figura 44. Analisi SWOT: batterie agli ioni di alluminio. 178
• Figura 45. Entrate globali delle batterie agli ioni di alluminio, 2018-2034, per mercato (miliardi di dollari). 179
• Figura 46. Illustrazione schematica di una batteria al litio completamente allo stato solido. 181
• Figura 47. Batteria a film sottile ULTRALIFE. 182
• Figura 48. Esempi di applicazioni di batterie a film sottile. 185
• Figura 49. Capacità e finestre di tensione di vari materiali catodici e anodici. 186
• Figura 50. Batteria tradizionale agli ioni di litio (a sinistra), batteria allo stato solido (a destra). 188
• Figura 51. Tipo sfuso rispetto al tipo a film sottile SSB. 192
• Figura 52. Analisi SWOT: batterie interamente allo stato solido. 193
• Figura 53. Ricavi globali per le batterie all-solid state, 2018-2034, per mercato (miliardi di dollari). 196
• Figura 54. Grafici di Ragone di diverse batterie e dei dispositivi elettronici comunemente usati alimentati da batterie flessibili. 199
• Figura 55. Batteria flessibile e ricaricabile. 200
• Figura 56. Varie architetture per lo stoccaggio di energia elettrochimica flessibile ed estensibile. 201
• Figura 57. Tipi di batterie flessibili. 203
• Figura 58. Batteria per etichette flessibili e carta stampata. 204
• Figura 59. Materiali e strutture di progettazione nelle batterie flessibili agli ioni di litio. 207
• Figura 60. LIB flessibili/estensibili con diverse strutture. 210
• Figura 61. Schema della struttura delle LIB estensibili. 211
• Figura 62. Prestazioni elettrochimiche dei materiali nelle LIB flessibili. 211
• Figura 63. a–c) Illustrazione schematica di LIB coassiali (a), ritorte (b) ed elastiche (c). 214
• Figura 64. a) Illustrazione schematica della fabbricazione della LIB superelastica basata su una fibra composita MWCNT/LMO e una fibra composita MWCNT/LTO. b,c) Fotografia (b) e illustrazione schematica (c) di una batteria estensibile a forma di fibra in condizioni di allungamento. d) Illustrazione schematica della LIB elastica a molla. e) Immagini SEM di una fibra a diversi ceppi. f) Evoluzione della capacità specifica con deformazione. d–f) 215
• Figura 65. Batteria usa e getta Origami. 216
• Figura 66. Batterie Zn–MnO2 prodotte da Brightvolt. 219
• Figura 67. Meccanismo di accumulo della carica di batterie alcaline a base di zinco e batterie agli ioni di zinco. 221
• Figura 68. Batterie Zn–MnO2 prodotte da Blue Spark. 222
• Figura 69. Batterie Ag–Zn prodotte da Imprint Energy. 222
• Figura 70. Dispositivi indossabili autoalimentati. 228
• Figura 71. Analisi SWOT: batterie flessibili. 230
• Figura 72. Ricavi globali delle batterie flessibili, 2018-2034, per mercato (miliardi di dollari). 231
• Figura 73. Batterie trasparenti. 234
• Figura 74. Analisi SWOT: batterie trasparenti. 236
• Figura 75. Batterie degradabili. 237
• Figura 76. Analisi SWOT: batterie degradabili. 241
• Figura 77. Varie applicazioni di batterie di carta stampata. 243
• Figura 78. Rappresentazione schematica dei componenti principali di una batteria. 243
• Figura 79. Schema di una batteria stampata in un'architettura a cella sandwich, in cui l'anodo e il catodo della batteria sono impilati insieme. 245
• Figura 80. Processi di produzione per batterie convenzionali (I), microbatterie 3D (II) e batterie stampate in 3D (III). 255
• Figura 81. Analisi SWOT: batterie stampate. 260
• Figura 82. Fatturati globali delle batterie stampate, 2018-2034, per mercato (miliardi di dollari). 261
• Figura 83. Schema di una batteria a flusso redox. 263
• Figura 84. Ricavi globali per le batterie a flusso redox, 2018-2034, per mercato (miliardi di dollari). 276
• Figura 85. Batteria da 24M. 283
• Figura 86. Prototipo di biode AC. 285
• Figura 87. Diagramma schematico del funzionamento della batteria a metallo liquido. 295
• Figura 88. Fogli separatori di elettroliti a stato solido denso interamente in ceramica di Ampcera (spessore 25 um, dimensioni 50 x 100 mm, flessibili e privi di difetti, conduttività ionica a temperatura ambiente ~1 mA/cm). 296
• Figura 89. Prodotti a batteria Amprius. 298
• Figura 90. Schema della batteria interamente polimerica. 301
• Figura 91. Modulo batteria interamente polimerica. 301
• Figura 92. Collettore di corrente in resina. 302
• Figura 93. Batteria stampata a film sottile Ateios. 304
• Figura 94. La struttura della batteria alluminio-zolfo di Avanti Battery. 307
• Figura 95. Batterie NAS® containerizzate. 309
• Figura 96. Batteria agli ioni di litio stampata in 3D. 314
• Figura 97. Modulo Soluzione blu. 316
• Figura 98. Cerotto indossabile TempTraq. 317
• Figura 99. Schema di un reattore a letto fluido in grado di aumentare la generazione di SWNT utilizzando il processo CoMoCAT. 335
• Figura 100. Cymbet EnerChip™ 340
• Figura 101. Struttura della nano spugna E-magy. 348
• Figura 102. Batteria Enerpoly agli ioni di zinco. 349
• Figura 103. SoftBattery®. 350
• Figura 104. Batteria completamente allo stato solido ASSB di EGI 300 Wh/kg. 352
• Figura 105. Attrezzatura roll-to-roll che lavora con un substrato di acciaio ultrasottile. 354
• Figura 106. Cella della batteria da 40 Ah. 359
• Figura 107. Batteria FDK Corp. 363
• Figura 108. Batterie di carta 2D. 371
• Figura 109. Batterie di carta in formato personalizzato 3D. 371
• Figura 110. Prodotti Fuji a base di nanotubi di carbonio. 372
• Figura 111. Batteria Gelion Endure. 375
• Figura 112. Impianto di dissalazione portatile. 375
• Figura 113. Batteria flessibile Grepow. 387
• Figura 114. Batteria allo stato solido HPB. 393
• Figura 115. Pacco batteria HiNa per EV. 395
• Figura 116. EV demo JAC alimentato da una batteria HiNa Na-ion. 395
• Figura 117. Tessuti non tessuti in nanofibra di Hirose. 396
• Figura 118. Batteria allo stato solido Hitachi Zosen. 397
• Figura 119. Batterie Ilika allo stato solido. 401
• Figura 120. Tecnologia ZincPoly™. 402
• Figura 121. Materiali per batterie stampabili TAeTTOoz. 406
• Figura 122. Cella della batteria in materiali ionici. 410
• Figura 123. Schema della struttura della batteria a stato solido del sistema di accumulo ionico. 411
• Figura 124. Microbatterie ITEN. 412
• Figura 125. Modulo batteria agli ioni di sodio del campione A di Kite Rise. 420
• Figura 126. Batteria flessibile LiBEST. 426
• Figura 127. Celle della batteria agli ioni di sodio Li-FUN. 429
• Figura 128. Batteria LiNa Energy. 431
• Figura 129. Tecnologia delle batterie a film sottile allo stato solido 3D. 433
• Figura 130. Batterie Lyten. 436
• Figura 131. Processo di produzione di Cellulomix. 439
• Figura 132. Nanobase rispetto a prodotti convenzionali. 439
• Figura 133. Batteria Nanotech Energy. 449
• Figura 134. Concetto di motocicletta elettrica ibrida alimentata a batteria. 452
• Figura 135. Batteria NBD. 454
• Figura 136. Illustrazione schematica del sistema a tre camere per la produzione di SWCNH. 455
• Figura 137. Immagini TEM di carbon nanobrush. 456
• Figura 138. EnerCerachip. 460
• Figura 139. Batteria Cambriana. 471
• Figura 140. Batteria stampata. 475
• Figura 141. Batteria 3D Prieto basata su schiuma. 477
• Figura 142. Batteria flessibile Energy stampata. 480
• Figura 143. Batteria allo stato solido ProLogium. 482
• Figura 144. Batterie allo stato solido QingTao. 484
• Figura 145. Schema della batteria a flusso del chinone. 486
• Figura 146. Batteria allo stato solido al litio metallico da 3 Ah di Sakuú Corporation. 489
• Figura 147. Batteria a flusso d'acqua di mare Salgenx S3000. 491
• Figura 148. Batterie prismatiche di sesta generazione di Samsung SDI. 493
• Figura 149. Batterie SES Apollo. 498
• Figura 150. Cella della batteria Sionic Energy. 505
• Figura 151. Cella della custodia della batteria Solid Power. 507
• Figura 152. Materiali della batteria di lignina Stora Enso. 510
• Figura 153. Batteria allo stato solido TeraWatt Technology 517
• Figura 154. Cella Zeta Energy da 20 Ah. 534
• Figura 155. Batterie Zoolnasm. 535

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