실리콘 음극 리튬이온 배터리 시장 규모, 점유율, 동향 분석 보고서 : 용량별(<3000 mAh, 3000 mAh, 3000 mAh to 10000 mAh, and>10000 mAh), 소재별(나노구조 실리콘 음극, Si-기반 탄소복합 음극), 용도별(자동차, 가전, 항공우주, 산업, 전력, 기타), 예측기간(2024-2031년)
실리콘 음극 리튬이온 배터리 시장은 예측 기간(2024-2031년) 동안 연평균 48.6%의 비약적인 성장이 예상됩니다. 실리콘 음극 리튬이온 배터리는 표준 음극에 비해 리튬이온 배터리의 10배 이상의 잠재 용량을 구현할 수 있어 리튬이온 배터리의 차세대 대체품으로 불리고 있습니다. 가정용 전자제품의 소비 증가, 전기자동차 배터리 대체 소재로서의 실리콘 음극 시장 개척, 국영 기관 및 비상장 기업의 다양한 산업 응용 분야 최적화를 위한 투자로 인해 향후 시장 수요는 증가할 것으로 예상됩니다.
시장 역학
가정용 전자기기 수요 확대
가정용 전자기기 산업은 에너지 효율 기능, 안전 특성 및 빠른 충전 속도로 인해 실리콘 음극 배터리의 수요에 높은 영향을 미치고 있습니다. 주요 제조업체들은 휴대폰, 노트북, 태블릿 등 일상적으로 사용하는 전자기기에서 배터리 수명을 연장하고 기기 내 배터리 공간을 줄이고 부피 에너지 밀도를 높이기 위해 대부분의 리튬이온 배터리를 실리콘 음극 배터리로 대체하려고 노력하고 있습니다. 예를 들어, 인도 브랜드 주식 연맹(IBEF)에 따르면 2025년까지 인도의 가전 및 전자제품 산업은 세계 5위가 될 것으로 예측됩니다. 2021년 98억 4,000만 달러였던 인도의 가전 및 가전제품 산업은 2025년에는 두 배 이상 증가한 211억 8,000만 달러에 달할 것으로 예상됩니다. 인도의 가전 및 가전제품 시장은 2022년부터 2027년까지 23억 달러로 연평균 1.31%의 성장률을 기록할 것으로 예상됩니다.
대체 배터리 개발
최근 몇 년 동안 리튬이온 배터리의 대체품이 등장하여 OEM은 비용을 절감하면서 배터리 소재를 변경할 수 있게 되었습니다. 또한 탄산리튬 가격은 지난 2년 동안 꾸준히 상승하여 2021년에는 가격이 4배에서 5배로 상승했고, 2022년 내내 계속 상승하여 2022년 1월 1일부터 2023년 1월 1일 사이에 거의 두 배로 상승했으며, 2023년 초에는 리튬 가격이 2015년부터 2020년까지 평균 가격의 6배로 상승했습니다. 가격의 6배에 달해 대체 재료 개발의 길을 열었습니다. 또한 실리콘 양극 기반 배터리가 다른 금속 기반 리튬 배터리를 대체할 수 있는 대안으로 제안되고 있습니다. 예를 들어, IEA에 따르면 음극의 흑연의 전부 또는 일부를 실리콘으로 대체하여 무게를 줄이고 에너지 밀도를 높일 수 있다고 합니다. 실리콘을 첨가한 흑연은 몇 년 전에 시장에 출시되었으며, 현재 음극의 약 30.0%가 실리콘을 함유하고 있습니다.
또한, 각 자동차 제조업체는 리튬 실리콘(리튬 실리콘) 배터리를 장착한 자동차를 개발하기 위해 노력하고 있습니다. 예를 들어, 2022년 5월 메르세데스-벤츠는 세계에서 가장 많이 찾는 전기자동차 생산을 위해 새로운 큰 발걸음을 내딛었습니다. 이 자동차의 발명가는 차세대 배터리 재료 사업을 전개하는 Sila와 협력하여 Sila의 실리콘 음극 화학을 미래형 전기자동차 메르세데스-벤츠 G 클래스에 처음으로 옵션으로 제공되는 배터리에 탑재할 것이라고 발표했습니다. 이로써 메르세데스-벤츠의 배터리 라인업에 또 하나의 새로운 셀 케미스트리가 추가될 예정입니다.
시장 세분화
나노구조 실리콘 음극이 가장 큰 부문으로 부상할 것으로 전망
나노구조 실리콘 음극에 대한 수요가 증가하는 이유는 배터리에 대량의 이온을 저장하기 위한 가정용 전자기기에 대한 높은 적용성, 고출력 용도, 나노기술 소재의 채용 확대, Si 기반 탄소 복합 음극에 비해 우수한 에너지 효율 등이 있기 때문입니다. 또한, 에너지 밀도가 높아 배터리 수명이 길고 성능이 우수하여 배터리 제조업체에게 매력적인 소재입니다. 또한, 나노 구조 실리콘 음극을 포함한 리튬이온 배터리의 수요는 나노기술의 발전과 함께 증가할 것으로 예상됩니다.
자동차 분야가 큰 시장 점유율을 차지하고 있다
자동차 음극 리튬이온 배터리는 전기자동차 수요 증가와 OEM의 끊임없는 대체 배터리 소재 개발 노력으로 인해 상당한 시장 점유율을 차지할 것으로 예상됩니다. 또한, 실리콘 음극 리튬이온 배터리는 EV의 성능을 향상시키고 증가하는 에너지 저장 요구 사항을 충족시킬 수 있는 실행 가능한 옵션을 제공합니다. 이러한 배터리의 통합은 저배출 운송, 비용 효율성 및 혁신을 촉진하여 업계를 변화시킬 것입니다. 예를 들어, 마드리드의 IMDEA Materials Institute에서 분사한 스페인 기업 Floatech는 리튬이온 배터리(LIB)용 100.0 % 실리콘 음극을 생산하는 파일럿 시설을 건설하기 위해 투자자의 지원을 받았습니다. 플로아텍은 이번 자금 조달을 통해 마드리드에 첨단 파일럿 공장을 건설하고 고실리콘 함유 양극(Si:coil(TM))을 유럽 배터리 생산 체인에 통합할 예정입니다. 이번 전략적 투자는 생태학적 전환을 위한 파괴적 기술을 전문으로 하는 저명한 리스크 캐피털 펀드인 그로우 벤처 파트너스(Grow Venture Partners), 빅 서 벤처스(Big Sur Ventures), CDTI의 후원으로 이루어졌으며, 플로어텍은 전기 모빌리티의 지속가능한 미래를 위한 핵심 플레이어로 자리매김할 것입니다. 중요한 플레이어로 자리매김하게 될 것입니다.
세계 실리콘 음극 리튬이온 배터리 시장은 북미(미국, 캐나다), 유럽(영국, 이탈리아, 스페인, 독일, 프랑스, 기타 유럽), 아시아태평양(인도, 중국, 일본, 한국, 기타 아시아태평양), 기타 아시아태평양(중동 및 아프리카, 기타 아시아태평양), 기타 아시아태평양(중동 및 아프리카, 기타 라틴아메리카)로 지역별로 세분화됩니다.
아시아태평양이 세계 실리콘 음극 리튬이온 배터리 시장을 독점
세계 실리콘 음극 리튬이온 배터리 시장은 전기자동차 수요 증가와 높은 실리콘 생산능력으로 인해 아시아태평양이 주도하고 있습니다. 가전제품 소비에서 선도적인 위치를 차지하고 있으며, 화웨이, LG, Hitachi 등 대형 제조업체의 존재는 이 지역의 시장 성장을 더욱 촉진하고 있습니다. 예를 들어, 실리콘 양극 제조업체인 BTR은 중국에서 300개의 프로젝트를 시작한다고 발표했습니다. 이 프로젝트는 BTR의 하이엔드 리튬이온 배터리용 음극재 생산 확대에 특화된 것으로, 공명소구 서천사구에 위치합니다. 부지면적은 6만 4,000평방미터, 건축면적은 20만 평방미터에 달합니다. 50억 위안 규모의 프로젝트가 완공되면 실리콘계 음극재 생산량이 4만 톤 증가하여 세계 시장에서의 경쟁력이 크게 향상될 것입니다.
Silicon Anode Lithium-Ion Battery Market Size, Share & Trends Analysis Report by Capacity (<3000 mAh, 3000 mAh to 10000 mAh, and >10000 mAh), by Material (Nanostructured Silicon Anode, and Si-Based Carbon Composite Anode), and by Application (Automotive, Consumer Electronics, Aerospace, Industrial, Power, and Others) Forecast Period (2024-2031)
Silicon anode lithium-ion battery market is anticipated to grow at an exponential CAGR of 48.6% during the forecast period (2024-2031). Silicon anode lithium-ion batteries are referred to as the next-generation alternative to lithium-ion batteries, as they deliver more than ten times the potential capacity of lithium-ion batteries compared to standard anodes. The market demand for the product is expected to rise in the future owing to increased consumption of consumer electronics, development of the silicon anode as an alternative EV battery material, and investment by state-run organizations and private companies to optimize the material for various industrial usage.
Market Dynamics
Growing Demand for Consumer Electronics
The consumer electronics industry has highly impacted the demand for silicon anode batteries owing to their energy efficiency features, safety characteristics, and faster charging speeds. Major manufacturers are looking to replace most lithium-ion batteries with their silicon anode counterparts in essential daily-use electronic devices such as phones, laptops, and tablets among others to increase battery lifecycle, reduce battery space in the device, and increase volumetric energy density. For instance, as per the India Brand Equity Federation (IBEF), by 2025, India's consumer electronics and appliances industry is predicted to be the fifth-largest in the world. The Indian appliances and consumer electronics industry stood at $9.84 billion in 2021 and is expected to more than double to reach $21.18 billion by 2025. India's consumer electronics and home appliances market is set to grow by $2.3 billion between 2022 and 2027, registering a CAGR of 1.31%.
Development for Alternative Battery Options
In recent years, alternatives to Li-ion batteries have been emerging which has provided OEMs with alternatives to switch battery materials while reducing cost. Further, Lithium carbonate prices have been steadily increasing over the past two years. In 2021, prices multiplied four- to five-fold, and continued to rise throughout 2022, nearly doubling between 1 January 2022 and 1 January 2023. At the beginning of 2023, lithium prices stood six times above their average over the 2015-2020 period paving the way for the development of alternative materials. Further, silicon anode-based batteries have been proposed as a possible alternative to other metal-based lithium batteries. For instance, as per IEA, silicon can be used to replace all or some of the graphite in the anode to make it lighter and thus increase the energy density. Silicon-doped graphite entered the market a few years ago, and now around 30.0% of anodes contain silicon.
Furthermore, various automakers have been working on developing automobiles with Li-silicon (lithium-silicon) batteries. For instance, in May 2022, Mercedes-Benz took another big step toward producing the world's most desired electric vehicles. The automobile's inventor announced it is working with Sila, a next-generation battery materials business, to put Sila's silicon anode chemistry into batteries that will be optionally accessible for the first time in the future electric Mercedes-Benz G-Class. This will bring another new cell chemistry to Mercedes-Benz's battery lineup.
Market Segmentation
Nanostructured Silicon Anode is Projected to Emerge as the Largest Segment
The demand for nanostructured silicon anodes is increasing due to their high applicability in consumer electronic devices to store larger numbers of ions in batteries, high power application, growing adoption of nanotechnology materials, and better energy efficiency as compared to Si-based carbon composite anode. Further, its higher energy density results in longer battery life and better performance, making it an appealing material type for battery manufacturers. Moreover, the demand for lithium-ion batteries containing nanostructured silicon anodes is expected to rise with nano-technological advancement.
Automotive Segment to Hold a Considerable Market Share
The automotive segment is expected to have a considerable market in the silicon anode lithium-ion battery application owing to increasing demand for EVs, and constant efforts by OEMs for developing alternative battery materials. Further, silicon anode lithium-ion batteries provide a viable option to boost EV performance and satisfy expanding energy storage requirements. The integration of these batteries intends to alter the industry, favoring low-emission transportation, cost-effectivity, and innovation. For instance, Floatech, a Spanish business and spin-off of Madrid's IMDEA Materials Institute, acquired investor support to build a pilot facility to produce 100.0% silicon anodes for lithium-ion batteries (LIBs). Floatech will use the financing to build an advanced pilot plant in Madrid and incorporate its high silicon content anodes (Si:coil(TM)) into the European battery production chain. This strategic investment, sponsored by prestigious risk capital funds Grow Venture Partners, Big Sur Ventures, and CDTI, which specialize in disruptive technologies for ecological transition, establishes Floatech as a significant player in the sustainable future of electric mobility.
The global silicon anode lithium-ion battery market is further segmented based on geography including North America (the US, and Canada), Europe (UK, Italy, Spain, Germany, France, and the Rest of Europe), Asia-Pacific (India, China, Japan, South Korea, and Rest of Asia-Pacific), and the Rest of the World (the Middle East & Africa, and Latin America).
Asia-Pacific Dominates the Global Silicon Anode Lithium-Ion Battery Market
Asia-Pacific region dominates the global silicon anode lithium-ion battery market owing to its increasing demand for EVs, and substantial amount of silicon production capacity. Leading position in consumer electronics product consumption, and the presence of major manufacturers such as Huawei, LG, and Hitachi, among others are further aiding the regional market growth. For instance, BTR, a manufacturer of silicon anode announced the commencement of 300 projects in China. Among these projects, the BTR industrialization project for silicon anode production remains the highlight The project, located in Xitian Community in Gongming Subdistrict, is dedicated to growing BTR's manufacturing of anode materials for high-end lithium-ion batteries. It occupies 64,000 square meters of land and has a total building area of 200,000 square meters. Upon completion, the five billion yuan project will increase the company's output of silicon-based anode materials by 40,000 tons, significantly improving the company's competitiveness in the worldwide market.
The major companies serving the global silicon anode lithium-ion battery market include Hitachi Chemical Co. Ltd., Huawei Technologies Co. Ltd., Panasonic Corp., LG Chem., Amprius Technologies, and Enovix Corp. The market players are increasingly focusing on business expansion and product development by applying strategies such as collaborations, mergers, and acquisitions to stay competitive. For instance, in December 2023, Panasonic Energy Co., Ltd., a Panasonic Group Company, signed an agreement to purchase next-generation nano-composite silicon anode material for EV lithium-ion batteries from Sila Nanotechnologies Inc., it will obtain the required silicon material from Sila's production facilities in Washington State, US. With a strategic focus on North America,