Marktgröße, Anteil und Branchenanalyse für 3D-gedruckte Batterien, nach Architekturprozess (Graphen-basierte PLA-Filamente, Graphen-basierte Li-Ionen-Anoden, Festkörper-Graphen-Superkondensatoren, Platin-basierte Elektroden, andere), nach Endverbraucher (Energy Speichergeräte, Elektronik, Sonstiges), nach Anwendung (Wearables, Smartphones, Sonstiges) und regionale Prognose 2023-2030

Eine 3D-gedruckte Batterie kann als eine Batterie definiert werden, die unter Verwendung metallischer gedruckter Strukturen für Anwendungen wie Superkondensatoren und mikrofluidische Geräte hergestellt wird. Im Laufe der Jahre gab es Fortschritte bei der Gestaltung und Herstellung komplexer Strukturen mithilfe des 3D-Drucks. Der 3D-Druck kann eine vorteilhafte Plattform für die Herstellung kostengünstiger 3D-Komponenten für eine Vielzahl von Anwendungen bieten. 3D-Druck Technologie hat gefunden breite Anwendungsmöglichkeiten bei der Herstellung von Elektroden für verschiedene Energiespeichersysteme wie Li-Ionen-Batterien. Die 3D-Drucktechnologie bietet aufgrund ihrer Leistungsfähigkeit eine einzigartige Plattform für die schnelle Prototypenerstellung zahlreicher Anwendungen um kostengünstige 3D-gedruckte Plattformen herzustellen. Beispielsweise wurde ein auf Graphen basierendes Polymilchsäure-Filament (Graphen/PLA) 3D-gedruckt, um mithilfe des herkömmlichen RepRap FDM-3D-Druckers (Fused Deposition Moulding) eine breite Palette von 3D-Scheibenelektrodenkonfigurationen (3DE) herzustellen weiterer Modifikations-/Ex-situ-Härtungsschritt.

Basierend auf dem Architekturprozess ist der Markt in PLA-Filamente auf Graphenbasis, Li-Ionen-Anoden auf Graphenbasis, Festkörper-Graphen-Superkondensatoren, Elektroden auf Platinbasis und andere unterteilt. PLA-Filamente auf Graphenbasis sind marktführend, da sie hauptsächlich in der 3D-Drucktechnologie eingesetzt werden. Es handelt sich um Nanokompositmaterialien, die, wenn sie mit Graphen angereichert sind, leitfähig und wesentlich haltbarer als nichtspezialisierte Filamente sein können.

Basierend auf dem Endverbraucher wird der Markt in Energiespeichergeräte, Elektronik und andere segmentiert. Energiespeicher halten den Markt, da die Energie größtenteils in Form von Batterien und Kondensatoren gespeichert wird, die in zahlreichen Anwendungen wie Mobiltelefonen, Laptops und Elektrofahrzeugen eingesetzt werden können. Darüber hinaus verringert die Speicherung von Energie in Geräten wie Batterien die Auswirkungen auf die Umwelt, indem beispielsweise der Ausstoß von Treibhausgasen (THG) reduziert wird.

Basierend auf der Anwendung wird der Markt in Wearables, Smartphones und andere segmentiert. Wearables sind führend auf dem Markt, da sie hauptsächlich in Smartwatches und auch in tragbaren Powerbanks für Telefone, gefolgt von Smartphones, verwendet werden.

Der Haupttreiber dieses Marktes ist die steigende Nachfrage nach leistungsstarken Batterien zur Energiespeicherung. Die längere Energiespeicherung wird in der Mobilelektronik benötigt, um das Mobiltelefon länger betreiben zu können. Li-Ionen-Batterien werden mithilfe der 3D-Drucktechnologie hergestellt und sind in verschiedenen Formen und Größen erhältlich. Weitere Faktoren, die den Markt antreiben, sind das Wachstum in der Elektronikindustrie, das den Bedarf an Batterien erhöht, das zunehmende Aufkommen des Internets der Dinge (IoT) und die zunehmende Nutzung erneuerbarer Energien für den Bedarf an Energiespeicherung.

Die wichtigste Markteinschränkung für den Markt besteht darin, dass das in der gedruckten Batterie verwendete Polymilchsäure-Polymer (PLA) nichtionischer Natur ist, da es hohen Temperaturen nicht standhält. Auch der Nachbearbeitungsprozess, wie das Mechanisieren, Lackieren und Kleben von PLA, ist komplizierter. Die hohen Kosten für die Ausrüstung, die erforderlich ist, um den 3D-Druck in den industriellen Maßstab zu bringen, hemmen den Markt für 3D-gedruckte Batterien. Außerdem behindert das Fehlen internationaler Normungsgremien, die die Hersteller regulieren, den Markt für 3D-gedruckte Batterien

Key Market Driver -

Increasing demand for powerful batteries for energy storage.

Key Market Restraint -

Polylactic acid (PLA) polymer used in the battery printing being non-ionic in nature.

Abgedeckte Hauptakteure:

Einige der größten Unternehmen auf dem Markt für 3D-gedruckte Batterien sind Tec.Fit, Enicon Energy and Infrastructure Co., Shenzhen ECOREPRAP Technology Co., Ltd, Pawsthetics, ConmatiX Engineering Solutions GmbH, Filament & Meer, KeraCel und Neware Technology Limited, Stratasys, Materialise, American Elements, element14 Electronics und Blackstone Resources.

Regionale Analyse:

Umfangreiche Einblicke in den Markt gewinnen, Anfrage zur Anpassung

Der globale Markt für 3D-gedruckte Batterien wird in verschiedenen Regionen wie Nordamerika, Europa, dem asiatisch-pazifischen Raum, Lateinamerika sowie dem Nahen Osten und Afrika untersucht. In Nordamerika steigert das zunehmende Wachstum der Elektronikindustrie die Nachfrage nach 3D-gedruckten Batterien in dem Land wie den USA. Die Harvard University und die University of Illinois haben die 3D-Drucktechnologie erfolgreich zum Drucken von Lithium-Ionen-Mikrobatterien eingesetzt Batterien, die fast die Größe eines Sandkorns haben. In Europa, in Ländern wie Großbritannien und Deutschland, werden verschiedene Forschungsaktivitäten zu dieser Technologie durchgeführt, die den Markt ankurbeln. Auch der zunehmende Einsatz von Batterien in Elektroautos in Deutschland wird dieser Technologie einen Aufschwung im Markt bescheren. Im asiatisch-pazifischen Raum, in Ländern wie Indien, China und Singapur, wächst aufgrund der zunehmenden Industrialisierung die Zahl der Elektronikindustrien, was wiederum die Nachfrage in diesem Markt erhöht. Darüber hinaus wird eine zunehmende Nutzung erneuerbarer Energien bei der Batterieproduktion mithilfe dieser Technologie den Markt erheblich wachsen lassen. Im Nahen Osten und in Afrika wird erwartet, dass die auf 3D-Drucktechnologie basierenden Start-ups in Ländern wie den Vereinigten Arabischen Emiraten und Saudi-Arabien in den kommenden Jahren die starke Nachfrage steigern werden.

Segmentierung

Wichtige Branchenentwicklungen

• Im August 2019 produzierte KeraCel 3D-gedruckte Festkörperbatterien für Musashis Motorräder. Musashi Selmitsu Industry und KeraCel haben eine Partnerschaft zur Entwicklung sicherer, 3D-gedruckter Festkörperbatterien für Motorräder unterzeichnet. KeraCel produziert eine Lithium-Ionen-Festkörperbatterie, die die Produktion von Zellen mit keramikbasierten Elektrolyten und Lithium-Metallanoden ermöglichen könnte.


• Im Oktober 2014 bereitete das Graphene 3D-Labor die Vorstellung seiner 3D-druckbaren Graphenbatterie vor, dem ersten Produkt seiner Art. Die entwickelten Graphen-verstärkten Materialien ermöglichen die Verwendung des 3D-Druckverfahrens zur Herstellung einer funktionierenden Batterie, die während des Bauprozesses in ein 3D-gedrucktes Objekt integriert werden kann.