报告概览

到 2034 年，全球空气电极电池市场规模预计将从 2024 年的1352 亿美元增至4312 亿美元左右，预测期间复合年增长率为 12.3% 2025 年至 2034 年期间。2024 年，亚太地区 (APAC) 占据主导市场地位，占据了43.9%份额，收入6 亿美元。

空气电极电池（尤其是锂空气和锌空气等金属空气化学电池）使用氧气来自环境空气作为阴极反应物，允许轻质电池设计具有非常高的理论能量密度。作为参考，当今的商用锂离子电池组在电池水平上可提供大约200–300 Wh/kg，这凸显了为什么超越重插层阴极的新化学物质正在吸引投资。

由美国能源部资助的前沿工作展示了一种固态锂空气电池，可在室温下进行四电子反应，充电次数可达1,000次循环，预计可达~1,200 Wh/kg——是锂离子电池的数倍。

国际能源署 (IEA) 估计全球电池制造能力已达到~3 2024 年太瓦时，如果宣布的项目继续进行，五年内可能会增加两倍 - 扩大供应商基础、工具和下一代化学可以利用的专业知识。在电网方面，2023 年全球电池存储量增长120%，达到55.7 GW；中国升至 27.1 吉瓦，美国升至16.2 吉瓦，仅加利福尼亚州就超过5 吉瓦，这证明系统集成商和电网运营商正在迅速采用电池以实现灵活性。

• 需求方驱动力正在增强。 IEA预计统计数据到 2030 年，单列存储需要 ~400 GWh (STEPS) 至 ~500 GWh (APS) 的电池，约占电动汽车电池需求的12%，推动创新朝着更高的能量密度和更低的每千瓦时成本方向发展。

美国能源部的长期储能 (LDES) 战略目标高达到 2030 年，能够运行 10 小时以上的技术的成本将降低90%，为优先考虑每千瓦时周期成本的金属-空气系统开辟了一条跑道。加州已指定超过 2.7 亿美元用于演示非锂离子 LDES，促进公用事业规模试点和可融资性数据。在欧洲，2024 年创新基金启动了34 亿欧元用于净零制造，包括储能组件和试点，这标志着对先进化学品的多年采购。

主要要点

• 空气电极电池市场规模预计将增长到 2034 年，其市场规模将从 2024 年的1352 亿美元增至约4312 亿美元，复合年增长率为 12.3%。
• 可充电占据市场主导地位，占据整个空气电极电池58.9%的份额市场。
• 交通运输占据主导市场地位，占据全球空气电极电池市场42.6%以上份额。
• 亚太地区（APAC）在全球空气电极电池市场占据主导地位，占总收入超过43.9%，价值约为0.6美元

按类型分析

储能需求不断增长，可充电空气电极电池占据主导地位，占据 58.9% 的份额

2024 年，可充电占据市场主导地位，占据主导地位占整个空气电极电池市场58.9%的份额。该领域的强劲增长主要得益于对可再生能源集成、电动汽车和固定备用系统的先进储能技术的投资增加。可充电空气电极电池（包括锂空气和锌空气电池）由于其更高的理论能量密度和使用丰富的原材料，作为传统锂离子系统的可持续替代品而受到关注。

2024 年，美国、欧洲和亚太地区的多个示范项目展示了可充电空气系统在长期储能应用中的商业潜力。该技术越来越多地被能源公用事业公司和工业用户采用，寻求成本更低、周期更长的存储解决方案来补充太阳能和风力发电。此外，双功能空气电极催化剂和溶胶的进步预计到 2025 年，id-state 电解质将提高电池循环寿命和能源效率，进一步支持电网规模和电动汽车应用的市场渗透。

通过应用分析

由于电动汽车解决方案的采用率不断提高，交通运输以 42.6% 的份额引领市场

2024 年， 交通运输占据主导市场地位，占据全球空气电极电池市场42.6%以上份额。该细分市场的增长主要是由于电动汽车（EV）、混合动力电动汽车（HEV）和新兴远程移动平台中高能量密度电池系统的使用不断增加。空气电极电池，特别是锂空气和锌空气类型，因其在延长行驶里程、同时减轻车辆重量和减少对钴和镍等关键矿物质的依赖方面的潜力而受到认可。ickel。

多家汽车制造商和研究机构加紧试点计划，将可充电空气电极电池集成到原型电动汽车中，旨在实现高达传统锂离子电池五倍的能量密度。这些努力与到 2050 年实现交通运输脱碳和实现净零排放目标的全球举措相一致。到 2025 年，空气阴极设计和电解质稳定性的进步预计将改善可充电性并增强安全性，支持汽车行业更广泛的商业测试。

主要细分市场

类型

• 可充电
• 燃料电池
• 不可充电

按应用

• 交通运输
• 医疗设备
• 军用设备
• 其他

新兴趋势

金属空气（空气电极）电池正在进入食品冷藏领域-链

一个明显的趋势是使用锌空气和铝空气电池在电网薄弱或柴油价格昂贵时保持食品冷链运行。为什么这很重要：太多的食物在到达人们手中之前就丢失了。 粮农组织最新可持续发展目标 12.3.1a 更新估计 13.3% 粮食在收获后、运输、储存、加工和批发过程中损失（2023 年）。减少这些损失需要在农场附近建立可靠的冷藏库。

消费者端的浪费也很大。联合国环境规划署 2024 年食物浪费指数报告称，2022 年浪费的食物10.5 亿吨，相当于每人 132 公斤，其中60%由家庭造成。冷却、更好的最后一英里物流和更稳定的电力供应也有帮助，特别是对于易腐烂的货物。

空气电极电池填补了这一空白。它们具有较高的比能量和简单的结构：空气中的氧气在阴极发生反应，因此电池组携带的气体较少活性质量。在农场冷藏室和冷藏微型中心，锌空气模块可以作为太阳能加存储系统的长期备用电源，使压缩机在没有柴油的情况下保持夜间运行。它们还可以“补充燃料”或更换为模块化盒，这对小型运营商来说是一个实际优势。

更广泛的存储扩建支持了发展方向：在 IEA 净零情景中，到 2030 年，电网规模电池容量必须扩大约35倍至近 970 GW，这向供应商发出信号，要求他们扩大更安全、低成本的化学品，包括量身定制的金属-空气变体

驱动器

利用高能空气电极电池实现食品冷链脱碳和安全

空气电极电池的一个强大的近期需求驱动因素是食品冷链和农产品加工过程中脱碳和稳定制冷的需求。粮食机构指出了问题的严重性：联合国粮食及农业组织od 和农业组织 (FAO) 报告称，全球约 14% 的粮食在收获和零售之间损失，每年价值约4000 亿美元，其中大部分与薄弱的存储和物流有关。环境署和粮农组织补充说，仅无效制冷就造成了粮食总产量的约 12% 损失（2017 年），而如果将设备和损失相关的排放量都计算在内，食品冷链的温室气体排放量约占全球温室气体排放量的 4%。

空气电极电池（例如金属-空气变体）利用空气中的氧气作为阴极反应物，优先考虑每公斤能量。它们的高比能量使它们对于长期停电和远程节点具有吸引力，因为柴油备用成本昂贵且污染严重。 IEA 强调了系统性拉动：随着电力需求的增长，电网规模的存储对于保持可变可再生能源的稳定至关重要，而电动汽车驱动的学习正在迅速扩大电池制造规模（电动汽车电池部署2023 年增加 40%）。

公共政策现在的目标是空气电极化学材料可以大放异彩的长期市场。加州已专门为非锂长期储能 (LDES) 拨款超过 2.7 亿美元，并发放了大型项目拨款（其中包括用于100 小时系统的 3000 万美元），以实现传统化学以外的多元化。在联邦层面，美国能源部已开始呼吁拨款1亿美元，用于能够≥10小时放电的非锂LDES试点项目，该计划可以帮助降低实际冷链和农产品加工用例中金属-空气设计的风险。

在美国，电池扩建表明了规模可以实现的目标。加利福尼亚州已安装~8.6 GW电池容量，有时可提供高达20%的峰值电力；这种网格经验降低了针对工业的先进化学的集成障碍

限制

真实冷链环境中的空气管理和耐久性惩罚

空气电极电池（例如金属空气）的一个主要限制是管理食品冷链中真实空气的成本和复杂性——其中二氧化碳、水分和有机物通常升高。锂空气电池对环境中的 CO2/H2O 高度敏感；二氧化碳在空气电极处反应形成碳酸锂，这种副产品被广泛认为会阻碍可逆性和循环寿命。防止这种情况需要洗涤器、过滤器或膜，增加工厂平衡成本和维护，从而抵消能量密度的好处。同行评审的研究明确将二氧化碳的进入与锂空气系统中寄生碳酸盐的形成和循环退化联系起来。

食品设施运行时的二氧化碳水平远高于环境水平。气调 (CA) 农产品冷库在约 1–5% 二氧化碳和约 1–5% 氧气的条件下运行，与 ~0.03% CO2 的正常空气相比——为了质量而特意保持的条件，但对未受保护的空气阴极不利。香蕉催熟室必须将二氧化碳保持在约 1% 以下，但更年期呼吸期间二氧化碳峰值很常见，迫使积极通风和监测；印度园艺机构的指南规定了二氧化碳传感和通风控制，以确保适当的成熟。

电网可靠性加剧了这种限制。许多新兴市场的食品加工商面临频繁的停电，这推动了人们对成熟柴油备用电池的偏好，并为任何新电池设定了很高的门槛。世界银行企业调查数据显示，遭遇停电的企业比例持续居高不下；在尼日利亚，报告停电的公司的历史值达到 95.6%（2007 年）和 77.6%（2014 年）。

矛盾的是，清洁备份的气候理由很充分：如果将冷藏和腐败都计算在内，全球温室气体排放量的约 4% 与食品冷链有关，因此该行业需要可扩展e、低排放存储。然而，这些设施的二氧化碳/相对湿度较高的环境提高了当今空气电极电池的集成成本。行业和政策正在努力缩小差距——加州的长期储能计划已拨款超过 2.7 亿美元用于非锂示范，其中包括为一个 100 小时项目提供 3,000 万美元拨款，以验证长期自主存储并消除新设计的风险。

机遇

为弹性能源提供动力，带空气电极存储的低碳食品冷链

在食品系统需要长期自主、低成本备份和可再生转移的地方，空气电极电池具有明显的商业前景。该奖项的规模很大，并且通过食品机构进行了很好的量化。联合国粮食及农业组织估计，全球约 14% 的粮食在收获和零售之间损失，相当于每年约 4000 亿美元 - 损失主要集中在储存、处理可靠电力最重要的交通运输。

环境署和粮农组织进一步报告称，当设备和损失相关排放加起来时，食品冷链占全球温室气体排放的~4%，因此减少冷链柴油的使用和变质可立即带来气候红利。

IEA 分析的独立报道增加了一个系统级标记：实现 COP28 将可再生能源增加三倍的目标需要约 1,500到 2030 年，储能容量将达到 GW（比当前水平增加约 15 倍），为多种化学物质创造空间，包括针对长时间使用而优化的空气电极电池。

政策正在为食品运营商可以利用的示范项目筹集资金。加利福尼亚州的长期储能 (LDES) 计划批准了一项3000 万美元拨款，用于5 MW/500 MWh（100 小时）项目——这证明监管机构正在为多日存储付费，以应对极端天气和

在印度，从农场到餐桌的电气化正在迅速扩大，食品加工工业部报告称，PMKSY 下的 1,601 个项目已批准拨款 8,853 千万卢比，其中明确优先考虑新的冷链干预措施，这是一条可以在招标文件中指定清洁、长期备份的投资渠道。

区域洞察

亚太地区以 43.9% 的份额主导空气电极电池市场，价值 6 亿美元

2024 年，亚太地区 (APAC) 在全球空气电极电池市场中占据主导地位，占总收入的43.9%以上，价值约 6 亿美元。 该地区的领先地位归功于快速的工业化、电动汽车的强劲增长以及对可再生能源整合的大规模投资。中国、日本等国家韩国和印度在推进金属空气和可充电空气电极电池技术方面处于领先地位，以支持其清洁能源和交通转型目标。

在政府强调到 2060 年实现碳中和的推动下，中国继续在锂空气和锌空气电池的大量研究和试点生产方面处于领先地位。中国政府通过“中国制造 2025”倡议下的国家计划对下一代电池化学品进行了大量投资，目标是更高的能源电动汽车和电网存储的密度。日本和韩国也是主要贡献者，开发高性能空气阴极和固态电解质的公司和研究机构积极参与。

主要地区和国家见解

• 北方美国
  • 美国
  • 加拿大
• 欧洲
  • 德国
  • 法国
  • 英国
  • 西班牙
  • 意大利
  • 欧洲其他地区
• 亚太地区
  • 中国
  • 日本
  • 韩国
  • 印度
  • 澳大利亚
  • 亚太地区其他地区
• 拉丁语美洲
  • 巴西
  • 墨西哥
  • 拉丁美洲其他地区
• 中东和非洲
  • 海湾合作委员会
  • 南非
  • 中东和非洲其他地区

主要参与者分析

PolyPlus 电池公司：PolyPlus 是一家美国电池技术公司，通过其受保护的锂电极 (PLE™) 平台开拓锂金属和锂空气化学领域。该公司拥有 200 多项专利，已在测试环境中展示了能量密度 >800 Wh/kg 的锂空气电池，并致力于缩小与商用高能空气电极电池的差距。

巴斯夫公司是德国领先的化学公司，推动空气电极电池材料的创新此外，重点关注催化剂、粘合剂和固体电解质。 2024年，巴斯夫电池材料部门在“地平线欧洲”框架下扩大了与欧洲能源机构的研发合作伙伴关系。该公司大力投资可持续阴极组件，以实现高效的氧反应和更长的循环寿命。巴斯夫的举措支持欧盟的绿色协议目标，旨在实现先进电池制造的本地化并加速全球低碳工业电气化。

松下集团子公司三洋电机持续在先进电池化学领域进行创新，包括锌空气和锂空气原型。该公司利用其在可充电电池和能源设备方面的经验来提高空气阴极稳定性和充电周期。 2024年，三洋与日本大学合作开发对空气电极至关重要的氧还原和析出反应的催化材料。这些努力符合日本的碳中和技术路线图技术和到 2050 年向可持续电力系统的过渡。

主要参与者展望

• Phinergy
• Poly Plus Battery Company
• 日立麦克赛尔有限公司
• 大众汽车
• 三洋电机有限公司
• 巴斯夫全球
• 松下公司
• LG Chem Ltd.

近期行业发展

2024 年，三洋化学母公司报告称，在进行重组活动后，截至 2024 年 3 月 31 日的财年，亏损达 85 亿日元。

2024 年，PolyPlus Battery Company 报告了一个技术里程碑：部署其专利受保护的锂电极系统使该公司能够申请超过 200 项已颁发的专利，并于当年在加州伯克利 13,000 平方英尺的工厂拥有一条试验生产线。