Stratistics MRC에 따르면 리튬 배터리용 탄소나노튜브(CNT) 세계 시장은 2024년 10억 1,000만 달러를 차지하고, 2030년에는 26억 9,000만 달러에 이를 것으로 예측되며, 예측 기간 중 CAGR은 14.6%를 나타낼 전망입니다.
탄소나노튜브(CNT)는 육각형 격자로 배열된 탄소 원자로 구성된 원통형 나노구조로, 감긴 그래핀 시트와 유사합니다. 리튬 배터리에서 CNT는 탁월한 전기 전도성, 기계적 강도 및 큰 표면적으로 전극의 성능을 향상시키는 데 사용됩니다. CNT는 충방전 속도를 높이고 용량을 늘리고 배터리 수명을 연장합니다. 또한 CNT는 전자와 이온의 수송을 촉진하여 리튬 이온 전지의 전반적인 효율과 안정성을 향상시킵니다.
Renewable Energy Union(재생가능에너지연합)에 따르면 풍력발전과 태양광발전 보조금이 단계적으로 중단됨에도 불구하고 중국은 2022년부터 2027년에 걸쳐 세계의 재생가능에너지 발전설비의 거의 절반을 새롭게 도입할 계획입니다.
전기자동차(EV) 수요 증가
CNT는 리튬 배터리의 성능을 향상시키고, 에너지 밀도를 높이고, 충방전 속도를 가속화하고, 사이클 수명을 향상시킵니다. 자동차 제조업체와 소비자는 주행 거리를 늘리고 충전 시간을 단축하기 위해 보다 수명이 길고 효율적인 배터리를 요구하고 있으며 CNT는 매력적인 솔루션을 제공합니다. 이러한 EV 분야에서 고성능 배터리에 대한 수요 증가는 CNT 기술에 대한 투자와 기술 혁신을 자극하여 시장의 성장과 보급을 가속화시킵니다.
확장성 문제
탄소나노튜브(CNT) 생산의 확장성 문제는 대량생산에 있어서 균일한 품질과 일관성을 유지하는 과제와 복잡한 제조 공정에 따른 높은 생산비용을 포함합니다. 비용 효율성을 확보하면서 높은 수요를 충족시키기 위해 생산을 확대하는 어려움은 CNT를 상업적인 배터리 용도에 통합하는 것을 제한할 수 있습니다. 결과적으로 규모의 경제를 달성하는 능력에 영향을 미치고 시장 확대가 지연될 수 있습니다.
나노기술 연구개발 지속
첨단 연구개발은 CNT 합성법을 개선하여 품질, 균일성, 확장성을 보다 잘 제어할 수 있습니다. 또한 CNT를 전지 부품에 통합할 때 획기적으로 연결되어 전도성, 용량 및 안정성을 최적화합니다. 게다가, 현재 진행 중인 연구는 배터리의 효율과 수명을 더욱 향상시키는 새로운 CNT 제형과 복합재료를 연구하고 있습니다. 이러한 진보는 생산 비용 절감, 상업적 실현 가능성 향상, 고성능 리튬 배터리의 CNT 채택 확대에 도움이 되어 시장 성장을 가속화합니다.
기술 통합의 과제
리튬 배터리용 CNT에 있어서의 기술적 통합의 과제에는 전지 전극 내에 CNT를 균일하게 분산시키는 것, 일관된 성능을 확보하는 것, CNT를 효과적으로 짜넣기 위해서 제조 공정을 적합시키는 것의 어려움 포함됩니다. 배터리 부품 내에서 최적의 CNT 분포와 접착을 달성하는 것은 복잡하고 첨단 기술이 필요합니다. 그 결과 CNT 기반 배터리의 확장성을 제한하고 광범위한 상업적 도입과 비용 효율적인 생산을 막는 장벽이 되어 시장 성장을 방해하고 있습니다.
COVID-19의 영향
COVID-19의 유행은 공급망을 혼란스럽게 하고, 생산에 지연을 일으키고, 재료 비용을 증가시킴으로써, 리튬 배터리용 탄소나노튜브(CNT) 시장에 영향을 주었습니다. 그러나 신재생에너지 솔루션과 전기자동차에 대한 수요가 높아짐에 따라 첨단 전지기술의 채용도 가속화되었습니다. 팬데믹은 견고하고 효율적인 에너지 저장 시스템의 필요성을 부각시켜 단기적인 시장 과제에도 불구하고 리튬 배터리용 CNT에 대한 미래 투자를 촉진할 수 있습니다.
예측 기간 동안 레이저 절제 부문이 최대가 될 것으로 예상
시장 세분화에서는 레이저 절제 부문이 최대 시장 점유율을 얻게 될 전망입니다. 레이저 절제는 제어된 환경에서 탄소원을 기화시키기 위해 고에너지 레이저를 사용하여 리튬 배터리용 탄소나노튜브(CNT)를 제조하는 데 사용되는 제조 공정입니다. 이 기술은 길이, 직경, 순도와 같은 CNT 특성을 정밀하게 제어할 수 있습니다. 이 방법은 고품질의 균일한 CNT를 제공함으로써 리튬 배터리의 성능을 향상시킵니다.
예측 기간 동안 CAGR이 가장 높을 것으로 예상되는 것은 자동차 분야입니다.
자동차 분야는 에너지 밀도, 전도성 및 수명이 향상되므로 예측 기간 동안 가장 높은 CAGR이 예상됩니다. CNT의 탁월한 전기 전도성과 열전도성은 배터리 전극의 성능을 향상시켜 충전 속도를 높이고 용량을 높이고 종합 효율을 향상시킵니다. 또한 CNT는 배터리의 경량화에도 도움이 되며 단락의 원인이 되는 덴드라이트의 형성을 막아 안전성도 향상합니다. 그 결과 CNT는 전기자동차에 필수적인 보다 신뢰할 수 있는 고성능 배터리에 기여하고 있습니다.
아시아태평양은 기술의 급속한 발전과 고성능 배터리에 대한 수요 증가로 예측 기간 동안 최대 시장 점유율을 차지할 것으로 예상됩니다. 주요 촉진요인으로는 이 지역의 전기자동차 산업의 급성장, 재생 가능 에너지에 대한 많은 투자, 강력한 산업 능력 등이 있습니다. 중국, 일본, 한국 등의 국가들이 주도권을 잡고 있으며, 기술적인 전문지식과 제조의 강점을 살려, CNT를 사용해 배터리의 성능과 효율을 높이고 있습니다. 이 시장은 혁신과 지속가능성을 강조하는 경향이 커지고 있기 때문에 이익을 얻고 있습니다.
북미는 연구개발에 대한 왕성한 투자, 전기자동차(EV)에 대한 강한 관심, 배터리 기술의 발전으로 예측기간 동안 가장 높은 CAGR을 나타낼 것으로 예측됩니다. 미국과 캐나다는 기술 혁신, 고성능 에너지 저장 솔루션에 대한 수요 증가, 지속 가능한 에너지에 대한 정부의 지원 정책에 견인되어 최전선에 위치하고 있습니다. 이 지역의 기술 혁신에 중점을 두고 EV 시장을 확대하는 것은 리튬 배터리에 CNT를 채택하는 데 중요한 요소입니다.
According to Stratistics MRC, the Global Carbon Nanotube (CNT) for Lithium Battery Market is accounted for $1.01 billion in 2024 and is expected to reach $2.69 billion by 2030 growing at a CAGR of 14.6% during the forecast period. Carbon Nanotubes (CNTs) are cylindrical nanostructures composed of carbon atoms arranged in a hexagonal lattice, resembling rolled-up sheets of graphene. In lithium batteries, CNTs are utilized to enhance the performance of electrodes due to their exceptional electrical conductivity, mechanical strength, and large surface area. They improve charge and discharge rates, increase capacity, and extend the battery's lifespan. CNTs also facilitate faster electron and ion transport, leading to better overall efficiency and stability of lithium-ion batteries.
According to Renewable Energy Union, China plans to install almost half of new global renewable power capacities over 2022-2027, despite the phase-out of wind and solar PV subsidies.
Growing demand for electric vehicles (EVs)
CNTs enhance lithium battery performance with higher energy densities, faster charge/discharge rates, and improved cycle life, which are crucial for EVs. As automakers and consumers seek longer-lasting and more efficient batteries to extend driving range and reduce charging times, CNTs offer a compelling solution. This increasing demand for high-performance batteries in the EV sector stimulates investment and innovation in CNT technology, accelerating market growth and adoption.
Scalability issues
Scalability issues in carbon nanotube (CNT) production include challenges in maintaining uniform quality and consistency across large quantities, and high production costs due to complex manufacturing processes. The difficulty in scaling up production to meet high demand while ensuring cost-effectiveness can restrict the integration of CNTs into commercial battery applications. Consequently, this impacts the ability to achieve economies of scale and may slow down market expansion.
Continued research and development in nanotechnology
Advanced R&D improves CNT synthesis methods, enabling better control over quality, uniformity, and scalability. It also leads to breakthroughs in integrating CNTs into battery components, optimizing their conductivity, capacity, and stability. Moreover, ongoing research explores new CNT formulations and composites that further enhance battery efficiency and longevity. These advancements help lower production costs, boost commercial viability, and expand CNT adoption in high-performance lithium batteries, thereby accelerating market growth.
Technical integration challenges
Technical integration challenges in CNT for lithium batteries include difficulties in uniformly dispersing CNTs within battery electrodes, ensuring consistent performance, and adapting manufacturing processes to incorporate CNTs effectively. Achieving optimal CNT distribution and adhesion in battery components can be complex and requires advanced techniques. Consequently, they hamper market growth by limiting the scalability of CNT-based batteries and creating barriers to widespread commercial implementation and cost-effective production.
Covid-19 Impact
The covid-19 pandemic impacted the carbon nanotube (CNT) for lithium battery market by disrupting supply chains, causing delays in production, and increasing material costs. However, it also accelerated the adoption of advanced battery technologies due to the growing demand for renewable energy solutions and electric vehicles. The pandemic highlighted the need for robust and efficient energy storage systems, which could drive future investments in CNTs for lithium batteries despite short-term market challenges.
The laser ablation segment is expected to be the largest during the forecast period
The laser ablation segment i likely to capture the largest market share. Laser ablation is a manufacturing process used to produce carbon nanotubes (CNTs) for lithium batteries by employing a high-energy laser to vaporize a carbon source in a controlled environment. This technique enables precise control over CNT properties, including length, diameter, and purity. This method enhances the performance of lithium batteries by providing high-quality, uniform CNTs.
The automotive segment is expected to have the highest CAGR during the forecast period
The automotive segment is anticipated to witness the highest CAGR during the forecast period, due to improving energy density, conductivity, and lifespan. Their exceptional electrical and thermal conductivity boosts the performance of battery electrodes, leading to faster charging, higher capacity, and better overall efficiency. CNTs also help in reducing battery weight and improving safety by preventing dendrite formation, which can cause short circuits. As a result, CNTs contribute to more reliable and high-performing batteries essential for electric vehicles.
Asia Pacific is expected to have the largest market share during the forecast period due to rapid advancements in technology and increasing demand for high-performance batteries. Key drivers include the region's burgeoning electric vehicle industry, substantial investments in renewable energy, and strong industrial capabilities. Countries like China, Japan, and South Korea are leading the charge, leveraging their technological expertise and manufacturing strengths to enhance battery performance and efficiency with CNTs. The market benefits from a growing emphasis on innovation and sustainability.
North America is projected to witness the highest CAGR over the forecast period, owing to robust investments in research and development, a strong focus on electric vehicles (EVs), and advancements in battery technologies. The U.S. and Canada are at the forefront, driven by technological innovation, increasing demand for high-performance energy storage solutions, and supportive government policies for sustainable energy. The region's emphasis on innovation and the expansion of the EV market are key factors propelling the adoption of CNTs in lithium batteries.
Key players in the market
Some of the key players profiled in the Carbon Nanotube (CNT) for Lithium Battery Market include LG Chem, Cabot Corporation, Showa Denko, Toray Industries, Arkema, Nanocyl, SiAT, Kumho Petrochemical, Nanoshel LLC, Hanwha Chemical, OCSiAl, CHASM Advanced Materials Inc., Arry International Group, Shenzhen Dynanonic, Hyperion Catalysis International, Jiangsu Cnano Technology and CVD Equipment Corporation.
In May 2024, SiAT has partnered with Taiwan C.S. Aluminum Corporation (CSAC) to introduce carbon nanotube (CNT) coated aluminum foil for faster charging and extended lifespan in lithium-ion batteries, sodium batteries and supercapacitors. The CNT coating protects aluminum foil from corrosion and enhances the bond between electrode materials and the current collector, extending battery life.
In June 2023, CHASM Advanced Materials, Inc. (CHASM), has launched NTeC(R)-E conductive CNT additives for Li-ion batteries used in electric vehicles (EVs). It offers the most scalable, cost-efficient and sustainable approach for mass production of high-quality CNTs tailored for Li-ion batteries.