由於汽車，耐用消費品，電子和其他領域等各個領域的需求不斷增長，
全球充電電池市場正在平穩增長。 它們是原電池的更好替代品，可以減少對環境的影響，可以長期節省資金。 預計2018-2022年全球充電電池市場將以8.32％的複合年增長率增長。充電電池分佈的地理區域 北美、歐洲、亞太和其他地區，北美進一步細分為美國和加拿大，歐洲細分為英國、法國、德國、意大利、西班牙和歐洲其他國家。而APAC則在印度、中國和日本的基礎上進一步分析，由於印度和中國等新興經濟體出臺了鼓勵電動汽車發展的扶持政策，亞太地區將在市場上佔據主導地位。
消費者更傾向於使用可充電電池，因為它們相比原電池：
- 能源效率更高
- 減少浪費
- 可以用簡單的電池充電器充電
材料科學領域的持續創新使製造商能夠改善鋰離子電池的性能，從而增加了需求。近年來，在混合動力電動汽車中使用高級鋰空氣電池和銅電池的情況一直在增加。
全球充電電池市場的主要參與者：
- 東賓夕法尼亞製造業
- EnerSys
- Exide Technologies 埃克塞德科技集團
- Johnson controls
- LG化學
- Saft
- 三星SDI
鋰離子電池市場的主要參與者：
- A123系統
- Aquion Energy
- BASF FE 巴斯夫
- Duracell公司
- 日立有限公司
- 松下株式會社
全球電池市場預測(2019-2027年)
來源：Inkwood Research
全球對鋰的需求持續增長，到2025年供應將超過150萬噸。電動汽車的發展是減少汙染排放，減緩氣候變化的關鍵一步。汽車製造商正逐漸轉向使用電池驅動的電動汽車來滿足燃料需求。可充電鋰離子電池由於易於充電和耐記憶效應，正在成為電動汽車中的首選電池技術。儘管如此，鋰離子電池仍受其相對較低的能量密度限制，會影響電動汽車行業。對於長距離電動汽車，向車輛供電的電池應儘可能輕。高能量密度的電池（每單位重量電池可輸出的能量）對於未來的電動汽車應用至關重要。
鋰離子電池領域的大多數專利所有者是商業製造公司。亞洲公司正在積極從事鋰離子電池領域的研究活動。在過去的七年中，豐田汽車集團擁有鋰離子電池技術領域最廣泛的專利組合，擁有32093個IP資產（來源：PCS）
固態鋰離子，鋰硫，鋰空氣，鋰聚合物，感應/無線充電是源自鋰離子電池技術的一些新創新。由於各自應用需求的增長，預計這些新技術將在全球市場上呈指數增長。(Battery University)
鋰電池的缺點：
- 製造，處置或回收利用會造成水汙染等環境影響
- 由於大電流浪湧會引起火災和爆炸危險，從而使電池/電池短路
- 鋰電池故障是由於穿孔，過度充電，過熱（熱失控），短路，內部電池故障和製造缺陷引起的。
研究人員一直在開發替代鋰離子電池的新技術，並減少對鋰電池有限供應的依賴。鈉，鎂，硫，鎳鎘電池，鎳鋅電池，銀鋅電池，碳離子和固態電池的發展趨勢正在加速。諸如海水電池，沙子電池，微生物燃料電池等替代能源也佔據了中心位置。
鋰與固態電池:
- 可以將固態電池做得更薄，更柔韌並提供更高的能量密度。
- 非液體電解質更安全，更能抵抗溫度變化，物理損壞和洩漏。
- 更長的運行時間和總電池壽命，改善了能量密度和充放電循環。
進一步創新的方向: 一個主要的研究領域是管理和優化固體電解質和電極之間的界面。電解質/電極接合處的絕緣/導電膜獲得專利似乎是主要研發工作的重點。另一方面，用於在陽極/電解質界面處進行電鍍和剝離金屬，以及將固態電解質整體整合到電池結構中，以創建高效，可靠和高性能的電池系統也在申請專利。(Lexology)
其他正在研發的鋰離子電池替代品
鈉離子電池
鈉離子電池的全球市場將從2017年的4.2億美元增長到2022年的12億美元，2017-2022年的複合年增長率（CAGR）為23.9％。
- 鈉離子電池具有鈉離子載流子。
- 由於其靈活性，高能量轉換效率和易於維護的特點，可提供大規模的電能存儲。
- 包括鈉硫電池，鈉鹽電池，鈉離子電池和鈉氧電池。
- 降低製造成本。
- 每公斤存儲495瓦時（Wh / kg）
- 最適合電網級存儲和電力運輸應用。
美國，加拿大，德國，英國，西班牙，意大利，法國，中國，日本和印度正在投入鈉離子電池的方向中
過渡金屬氧化物基電池
- 具有比碳基陽極更高的比容量。
- 與商用鋰離子電池相比，能量密度更高。
- 性能取決於導致不同表面特性，尺寸或晶相的電極材料的加工。
- 未摻雜或摻雜的錫和鈦氧化物納米粒子，無論是單組分還是混合比例，或與氧化石墨烯的複合材料使用，對於混合相和複合陽極都表現出更好的循環性。
三星全固態Ag-C複合層電池
- 比鋰離子電池支持更高的能量密度。
- 面對長壽問題，因為鋰金屬陽極易於形成樹枝狀晶體（在充電過程中會在電池陽極上形成針狀晶體）。
- Ag-C複合層陽極可支持更大的容量，更長的循環壽命以及增強的整體安全性。
- 減小陽極厚度並提高能量密度（900Wh / L）。
- 一塊鋰離子電池的一半體積。
鉀離子（K離子）電池
優點：
- 成本更低，製造和材料成本更低
- 地殼中的計數更高（2.09％的第七大豐富元素）
- 通過重量和體積，在能量密度方面提供與鋰離子電池相同的性能
缺點：
- 由於充電/放電循環，電池陽極上的枝晶生長，導致電池短路並著火。
- 由於具有較高的熱力學活性和較低的熔點（> 68C），因此高度易燃易爆。
有趣的一點：Rensselaer的研究人員開發了一種電池自修復技術，可在過夜充電後自動清除陽極上形成的枝晶，從而防止枝晶過度生長。在不使用電池時，電池可以通過電池管理系統控制的局部電阻加熱來開始自愈過程。
鋰硫（Li-S）電池
電池反應：鋰（Li）+硫（S8）→硫化鋰（Li2S） 優點：
- 產生的電能是鋰離子電池的5倍
- 鋰電池便宜
- 大比容量（高達1675 mAhg-1，而鋰離子電池只有155 mAhg-1）
- 高比能（高達2567 Wh kg-1，而鋰離子僅為387 Wh kg-1）
- 由於硫是自然豐富的元素，非常安全且無毒，因此對環境的影響比現有的鋰離子電池低
缺點：
- 多硫化物穿梭效應-Li2S的形成形成長鏈多硫化鋰中間體（Li2S8和Li2S6），它們溶解在電池內的電解質中，並擴散在沉積在陽極上的電極之間，導致電池老化並隨著時間的流逝而失去容量。陰極中包含碳硫導電基質材料，可防止多硫化物擴散並降低穿梭效應。
- 反應期間電極的體積發生很大變化，形成Li2S，導致電極的物理降解，導致容量衰減並最終導致故障。
電池領域的專利研究趨勢 （數據來源：Dolcera PCS）
主要生產商
基於地理區域的專利申請活動
充電電池領域的新進入者
對電動車電池領域感興趣的初創公司
