세계의 차세대 음극 재료 시장 (2024-2031) : 유형별 (실리콘/실리콘 산화물 혼합물, 리튬 티타늄 산화물, 니오브 티타늄 산화물, 실리콘 탄소 섬유, 기타), 최종 사용자별 (자동차, 소비자 가전, 그리드/재생 에너지, 산업, 기타)

2024년 12월 17일 staff-k

차세대 음극재 시장은 예측 기간(2024-2031년) 동안 높은 CAGR에 도달할 것으로 예상됩니다.
리튬 티타늄 산화물, 실리콘-그래핀, 실리콘/실리콘 산화물 혼합물, 실리콘-탄소 복합재 등 다양한 유형의 차세대 음극재가 배터리에 사용됩니다. 상당한 투자와 지속적인 활발한 연구로 인해 이러한 종류는 시장에서 중요한 역할을 하고 있습니다. 차세대 음극재는 전기 자전거, 전기 자동차, 에너지 저장 시스템, 가전제품, 태블릿 및 휴대폰과 같은 전동 공구의 중요한 응용 분야에서 리튬 이온 배터리에 널리 사용됩니다.
실리콘은 흑연 음극재보다 충전 용량을 최대 10배까지 향상시켜 충전 속도를 높일 수 있기 때문에 배터리에 일반적으로 사용되는 소재 중 하나입니다. 또한 가볍고 부피가 작아 소형 배터리 제작에 유리합니다. 모바일 기기와 같은 정보기술 기기나 드론과 같은 초소형 항공기에도 활용될 수 있는 소재입니다.

출처: DataM 인텔리전스 분석(2022)
차세대 음극재 시장 역학 관계
글로벌 차세대 음극재 시장은 배터리 성능 향상을 위한 소재의 필요성에 힘입어 성장하고 있습니다.
배터리 성능 향상을 위한 소재의 필요성
배터리 개선 속도가 느린 이유는 주로 화학 때문입니다. 기존 리튬 이온 배터리의 음극은 흑연 형태의 탄소인데, 이는 에너지 밀도 한계를 넘어섰습니다. 배터리 성능을 높이려면 새로운 음극 소재가 필요하며, 그 소재가 바로 실리콘입니다. 실리콘은 높은 비용량, 큰 침전물, 낮은 인터칼레이션 가능성으로 인해 리튬이온 배터리의 차세대 음극 소재로 꼽힙니다. 실리콘은 흑연보다 최대 10배 더 많은 리튬을 담을 수 있어 배터리에 훨씬 더 많은 에너지를 저장할 수 있습니다. 각국은 더 효과적인 배터리를 개발하기 위해 막대한 투자를 하고 있습니다. 예를 들어, 2020년 NEI 코퍼레이션과 3D배터리 컴퍼니는 BIRD 에너지 프로그램을 통해 첨단 양극 소재와 수성 전극 증착을 통합하여 저비용 고성능 리튬 이온 배터리를 개발하는 데 90만 달러의 보조금을 수여받았다고 발표했습니다. 이 보조금은 미국 에너지부와 이스라엘 에너지부 및 이스라엘 혁신청에서 제공했습니다.
점점 더 치명적이고 적대적인 전장이 급증함에 따라 안전을 보장하기 위해 정찰 드론을 비롯한 새로운 기술이 정기적으로 배치되고 있습니다. 드론은 전장에 휴대할 수 있을 만큼 가벼워야 하며, 임무 목표를 효과적으로 달성할 수 있을 만큼 충분한 비행 시간을 제공해야 합니다. 2021년, 앰프리우스 테크놀로지스는 미 육군의 신속 역량 및 핵심 기술 사무소와 계약을 체결했다고 발표했습니다. 이 계약에는 미 육군이 사용하는 드론 시스템과 같은 무인 항공기 시스템 애플리케이션에 사용할 고에너지 밀도 리튬 이온 배터리의 개발 및 검증이 포함됩니다. 미군은 약 100% 향상된 배터리 성능을 통해 상용화된 100% 실리콘 음극 배터리를 사용하는 모든 모바일 구동 장치의 작동 시간을 두 배로 늘릴 수 있을 것으로 기대하고 있습니다.
배터리 용량 확장 및 성능 저하
실리콘은 현재 흑연 음극의 에너지 밀도가 거의 10배에 달하기 때문에 바람직한 음극 재료로 부상했습니다. 그러나 실리콘 음극은 아직 개발 단계에 있으며 상업적으로 사용하려면 몇 가지 수정이 필요합니다. 실리콘 음극의 가장 큰 문제점은 배터리가 충전 및 방전될 때 빠르게 팽창하고 성능이 저하되는 경향이 있으며, 특히 현재 리튬 이온 전지에 사용되는 액체 전해질과 함께 사용할 경우 상용 배터리에서 제외되는 경우가 많다는 점입니다.
실리콘 함량이 높은 음극재는 배터리 부피 확장을 담당합니다. 다른 문제로는 낮은 첫 방전 효율, 낮은 전도성, 낮은 사이클링 성능 등 개선이 필요한 부분이 있습니다. 그러나 시장에 대한 막대한 투자로 실리콘 기반 음극재의 문제는 곧 해결될 것으로 예상됩니다.
코로나19가 차세대 음극재 시장에 미치는 영향 분석
코로나19 사태로 인해 국내 주요 가전제품 시장이 불안정해졌습니다. 차세대 음극재는 자동차, 가전, 재생에너지, 산업 및 기타 산업에서 널리 사용되고 있습니다. 그러나 팬데믹으로 인해 대부분의 산업이 손실을 입으면서 차세대 음극재에 대한 수요가 감소하고 있습니다. 예를 들어, 2020년 상반기 전기차 판매량은 2019년 같은 기간에 비해 15% 감소했습니다.
음극에는 실리콘, 리튬 티타늄 산화물, 실리콘 그래핀, 리튬 금속 등 다양한 종류의 소재가 사용됩니다. 따라서 원자재 가격이 기하급수적으로 급등하면서 시장 성장에 영향을 미쳤습니다. 예를 들어, 중국에서는 조업 중단과 재료 부족으로 인해 실리콘 금속 가격이 300% 상승했습니다.
차세대 음극재 시장 세분화 분석
차세대 음극재 시장은 최종 사용자별로 자동차, 가전, 그리드 및 재생 에너지, 산업 및 기타로 세분화됩니다.
전기 자동차 판매 증가로 차세대 음극재 시장 확대
정책 입안자들은 지구 온난화를 억제하기 위해 가스 구동 자동차에서 무공해 청정 전기 자동차로의 전환을 모색하고 있습니다. 주요 자동차 제조업체들은 이를 실현하기 위해 2030년까지 전기 자동차의 전체 라인업을 장려할 계획입니다. 미국 에너지부는 2030년까지 전 세계 전기차 배터리 수요가 5~10배 증가할 것으로 예상하고 있습니다. 스타트업, 연구팀, 자동차 제조업체는 더 빨리 충전되고, 더 오래 지속되며, 더 많은 에너지를 보유하고, 값비싼 재료를 사용하지 않는 개선된 전기차 배터리를 개발하여 이러한 수요를 충족하기 위해 속도를 내고 있습니다. 최근 바이든 행정부는 내년도 배터리 연구 및 개발 예산 2억 달러를 포함해 미국의 배터리 제조 역량을 강화하기 위한 일련의 조치를 발표했습니다.
다양한 기업들이 차세대 음극재 시장 수요를 강화할 것으로 예상되는 신제품을 출시했습니다. 예를 들어, 2021년에는 Sila가 흑연 음극을 대체하는 획기적인 배터리를 출시할 예정입니다. 실라의 실리콘 음극 화학은 배터리의 에너지 밀도를 획기적으로 개선하여 안전성이나 성능의 저하 없이 배터리 크기를 줄입니다. 실라의 과학은 전기 자동차 산업에 혁신을 가져올 수 있습니다.

출처: DataM 인텔리전스 분석(2022)
차세대 음극재 시장 지리적 점유율
효율적인 배터리 제조를 위한 각국의 빠른 투자가 아시아 태평양 지역의 판매를 촉진하고 있습니다.
광범위한 채택을 지원하기 위해 전기 자동차의 주행 거리를 늘리려는 자동차 제조업체와 정부의 요구로 인해 배터리 생산업체는 배터리 충전 간 작동 시간을 늘릴 수 있는 방법을 모색하고 있습니다. 스마트 전자기기의 기술 발전으로 더 큰 용량의 배터리에 대한 수요가 더욱 커지고 있습니다. SK머티리얼즈, 도시바, 포스코 등 지역의 다양한 선도 기업들은 전기차 배터리 제조업체의 수요 증가에 따라 실리콘 음극재에 주목하고 있습니다.
사회가 발전함에 따라 재생에너지 발전 시스템, 전자제품, 전기자동차 등 다양한 분야에서 에너지 수요가 더욱 절실해지고 있습니다. 일례로 SK머티리얼즈는 2021년에 차세대 배터리 소재로 꼽히는 실리콘 음극재 공장을 국내에 설립할 예정입니다. 실리콘 음극재는 전기차 배터리의 충전 속도를 높이기 위한 핵심 소재로 주목받고 있습니다. 음극재 보호재, 실리콘 음극재 등 배터리 소재 사업을 육성해 미래 성장 동력을 확보해 나갈 계획입니다. SK머티리얼즈는 경상북도, 상주시와 실리콘 음극재 및 원료 생산 공장 설립을 위한 투자양해각서를 교환한 바 있습니다.
또한 2021년에는 도시바 코퍼레이션, 소지츠 코퍼레이션, CBMM과 양극재로 니오븀-티타늄 산화물(NTO)을 사용하는 차세대 리튬이온 배터리 상용화를 위한 공동 개발 협약을 체결한 바 있습니다. 양사는 차세대 리튬 이온 배터리의 대량 생산 공정 개발과 조기 상용화를 가속화하기 위해 협력을 확대하기로 합의했습니다. NTO는 리튬 이온 배터리에 일반적으로 사용되는 흑연 기반 음극의 이론적 부피 밀도가 2배에 달합니다.

출처: DataM 인텔리전스 분석(2022)

시코나 배터리 테크놀로지스(시코나 배터리 테크놀로지스)
개요: 시코나는 전기 이동성과 재생 에너지 저장을 가능하게 하는 리튬 이온 배터리의 음극용 차세대 배터리 소재를 개발하는 기업입니다. 시코나는 지난 10년간 호주 혁신 재료 연구소에서 개발 및 개선한 고유한 실리콘 복합 배터리 음극 기술을 상용화합니다. 이 회사의 현재 세대 실리콘 복합 음극 기술은 기존 흑연 음극보다 용량 범위가 50%에서 100% 더 높습니다. 또한 시코나는 3D 네트워크 구조, 향상된 전기 전도도 및 자가 치유 기능을 갖춘 수성 바인더를 개발하여 차세대 음극의 수명을 크게 연장했습니다.
제품 포트폴리오: 실리콘 나노입자, 흑연, 콜타르 피치를 혼합한 복합 음극재를 제조합니다. 마이크로 실리콘 공급 원료에서 나노 실리콘을 합성하고 여러 단계의 볼 밀링을 통해 혼합한 후 용광로에서 소결하는 방식으로 제조됩니다.
주요 개발: 2021년, 시코나는 100% 지분을 소유한 스웨덴 자회사 Woxna Graphite AB가 시코나 배터리 테크놀로지스와 MOU를 체결했다고 발표했습니다. 이 MOU는 스웨덴에 기반을 둔 50/50 조인트 벤처를 설립하여 Woxna Graphite 광산에서 나오는 천연 흑연을 사용하여 고급 천연 흑연 및 실리콘-흑연-탄소 복합 활성 음극재를 생산하는 것을 목표로 하는 경로를 제시하고 있습니다.
보고서를 구매해야 하는 이유
차세대 음극재 시장을 유형, 최종 사용자 및 지역별로 세분화하고 주요 상업 자산과 플레이어를 강조하여 시각화합니다.
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방법론 및 범위
1. 연구 방법론
2. 보고서의 연구 목적 및 범위
시장 정의 및 개요
임원 요약
1. 유형별 시장 스니펫
2. 최종 사용자별 시장 스니펫
3. 지역별 시장 스 니펫
시장 역학
1. 시장 영향 요인
  1. 동인
    1. 배터리 성능 향상을 위한 소재의 필요성
    2. XX
  2. 제약 요인
    1. 배터리 부피 팽창 및 성능 저하
    2. XX
  3. 기회
  4. 영향 분석
산업 분석
1. 포터의 5가지 힘 분석
2. 공급망 분석
3. 가격 분석
4. 규제 분석
코로나19 분석
1. 시장에서의 코로나19 분석
  1. 코로나19 이전 시장 시나리오
  2. 현재 코로나19 시장 시나리오
  3. 코로나19 이후 또는 미래 시나리오
2. 코로나19에 따른 가격 역학
3. 수요-공급 스펙트럼
4. 팬데믹 기간 중 시장과 관련된 정부 이니셔티브
5. 제조업체의 전략적 이니셔티브
6. 결론
유형별
1. 소개
  1. 유형별 시장 규모 분석 및 전년 대비 성장률 분석(%)
  2. 시장 매력도 지수, 유형별
2. 실리콘/실리콘 산화물 혼합물*
  1. 소개
  2. 시장 규모 분석 및 전년 대비 성장률 분석(%)
3. 리튬 티타늄 산화물
4. 니오브 티타늄 산화물
5. 실리콘 탄소 섬유
6. 실리콘 그래핀
7. 리튬 금속
8. 기타
최종 사용자별
1. 소개
  1. 최종 사용자별 시장 규모 분석 및 전년 대비 성장률 분석(%), 최종 사용자별
  2. 최종 사용자별 시장 매력도 지수
2. 자동차*
  1. 소개
  2. 시장 규모 분석 및 전년 대비 성장률 분석(%)
3. 소비자 가전
4. 그리드 및 재생 에너지
5. 산업
6. 기타
지역별
1. 소개
2. 지역별 시장 규모 분석 및 전년 대비 성장률 분석(%)
3. 지역별 시장 매력도 지수
4. 북미*
  1. 소개
  2. 지역별 주요 역학 관계
  3. 유형별 시장 규모 분석 및 전년 대비 성장 분석 (%), 유형별
  4. 최종 사용자 별 시장 규모 분석 및 전년 대비 성장 분석 (%)
  5. 시장 규모 분석 및 전년 대비 성장 분석 (%), 국가 별
    1. 미국
    2. 캐나다
    3. 멕시코
5. 유럽
  1. 소개
  2. 주요 지역별 역학 관계
  3. 유형별 시장 규모 분석 및 전년 대비 성장률 분석(%)
  4. 최종 사용자 별 시장 규모 분석 및 전년 대비 성장 분석 (%)
  5. 국가 별 시장 규모 분석 및 전년 대비 성장 분석 (%)
    1. 독일
    2. 영국
    3. 프랑스
    4. 이탈리아
    5. 스페인
    6. 기타 유럽
6. 남미
  1. 소개
  2. 주요 지역별 역학 관계
  3. 유형별 시장 규모 분석 및 전년 대비 성장률 분석(%)
  4. 최종 사용자 별 시장 규모 분석 및 전년 대비 성장 분석 (%)
  5. 국가 별 시장 규모 분석 및 전년 대비 성장 분석 (%)
    1. 브라질
    2. 아르헨티나
    3. 기타 남미
7. 아시아 태평양
  1. 소개
  2. 주요 지역별 역학 관계
  3. 유형별 시장 규모 분석 및 전년 대비 성장률 분석(%)
  4. 최종 사용자 별 시장 규모 분석 및 전년 대비 성장 분석 (%)
  5. 국가 별 시장 규모 분석 및 전년 대비 성장 분석 (%)
    1. 중국
    2. 인도
    3. 일본
    4. 호주
    5. 기타 아시아 태평양 지역
8. 중동 및 아프리카
  1. 소개
  2. 주요 지역별 역학 관계
  3. 유형별 시장 규모 분석 및 전년 대비 성장률 분석(%)
  4. 최종 사용자 별 시장 규모 분석 및 전년 대비 성장 분석 (%)
경쟁 환경
1. 경쟁 시나리오
2. 시장 포지셔닝/점유율 분석
3. 인수합병 분석
기업 프로필

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