리튬 실리콘 배터리 시장 – 양극 설계(입자 기반 구조, 다공성 Si, 나노와이어, 나노섬유 및 나노튜브, Si 기반 복합재, 기타), 응용 분야(전기 자동차, 전력 저장, 전기 기계, 전자 장치, 위성, 기타), 지역별, 경쟁별로 세분화된 글로벌 산업 규모, 점유율, 추세, 기회 및 예측 2018-2028

시장 개요

글로벌 리튬 실리콘 배터리 시장

주요 시장 동인

리튬 실리콘 배터리 시장은 PEM 연료 전지 시스템의 개발, 제조 및 배치에 중점을 둔 청정 에너지 산업 부문입니다. PEM 연료 전지는 높은 에너지 효율성, 낮은 배출 및 운송, 고정 발전 및 휴대용 장치를 포함한 다양한 응용 분야에 적합한 것으로 알려져 있습니다. 이 시장은 성장과 개발에 영향을 미치는 몇 가지 주요 동인의 영향을 받습니다. 다음은 PEM 연료 전지 시장의 주요 동인입니다. 기후 변화를 완화하고 온실 가스 배출을 줄이기 위한 깨끗하고 지속 가능한 에너지원에 대한 글로벌 추진은 PEM 연료 전지 시장의 주요 동인입니다. PEM 연료 전지는 수소와 산소의 화학 반응을 통해 전기를 생산하며, 부산물로 수증기만 배출하므로 깨끗한 에너지원입니다. 운송 부문은 PEM 연료 전지, 특히 연료 전지 전기 자동차(FCEV)에 큰 기회를 제공합니다. 정부와 자동차 제조업체는 탄소 배출을 줄이고 대기 질을 개선해야 할 필요성에 따라 내연 기관의 대안으로 FCEV 애노드 설계에 투자하고 있습니다. 수소를 생산, 저장, 에너지 운반체로 사용하는 수소 경제의 발전은 PEM 연료 전지의 강력한 원동력입니다. 수소는 재생 에너지를 포함한 다양한 출처에서 생산할 수 있으며, 연료 전지에서 전기를 효율적으로 생성하는 데 사용할 수 있습니다. PEM 연료 전지는 그리드 수준 에너지 저장 및 백업 전원 시스템과 같은 에너지 저장 애플리케이션에서 역할을 할 수 있습니다. 간헐적인 재생 에너지원의 균형을 맞추기 위한 안정적이고 효율적인 에너지 저장 솔루션에 대한 필요성이 시장을 주도합니다.

분산형 에너지 생성

PEM 연료 전지는 분산형 또는 분산형 에너지 생성에 사용할 수 있습니다. 이들은 주거 및 상업용 건물에 전기와 난방을 모두 제공하는 열병합 발전(CHP) 응용 분야에 적합합니다. 연료 전지를 포함한 청정 에너지 기술을 촉진하기 위한 지원 정부 정책, 인센티브 및 보조금은 PEM 연료 전지 시스템에 대한 투자와 채택을 장려합니다.

연구 개발

PEM 연료 전지 양극 설계의 성능, 내구성 및 비용 효율성을 개선하기 위한 지속적인 연구 개발 노력은 시장의 발전을 주도하고 있습니다. 재료 및 제조 공정의 혁신은 시장 성장에 기여합니다. 수소 및 연료 전지 연구 및 개발에 대한 국가 및 국제 기구 간의 협력은 혁신을 촉진하고 시장 기회를 확대합니다. PEM 연료 전지 양극 설계가 성숙함에 따라 기존 용도를 넘어서는 응용 분야를 찾습니다. 여기에는 통신 인프라, 오프그리드 발전 및 가전제품용 소규모 휴대용 연료 전지를 위한 백업 전원이 포함됩니다. 소비자와 기업 사이에서 청정 에너지 솔루션과 환경 문제에 대한 인식이 높아짐에 따라 지속 가능하고 효율적인 에너지원으로서 PEM 연료 전지에 대한 관심이 커지고 있습니다. FCEV용 수소 충전 인프라의 확장은 PEM 연료 전지 차량 채택을 위한 중요한 원동력입니다. 인프라에 대한 투자는 시장 성장을 지원하는 데 필수적입니다. PEM 연료 전지 애노드 설계의 역량과 이점을 보여주는 유명 시범 프로젝트와 파일럿 프로그램은 신뢰를 구축하고 시장 수용을 촉진하는 데 도움이 됩니다.

주요 시장 과제

높은 제조 비용

PEM 연료 전지의 주요 과제 중 하나는 전극에서 백금과 같은 값비싼 촉매 물질을 사용하기 때문에 비교적 높은 제조 비용입니다. 이러한 비용을 줄이는 것은 PEM 연료 전지를 다른 에너지원과 더 경쟁력 있게 만드는 데 필수적입니다. PEM 연료 전지는 경제적으로 실행 가능하려면 장기간 효율적으로 작동해야 합니다. 연료 전지 구성 요소, 특히 양성자 전도성 막과 촉매의 장기적인 내구성과 수명을 보장하는 것은 중대한 과제입니다. PEM 연료 전지에 사용되는 촉매는 오염 물질, 연료 불순물, 고전압 사이클링과 같은 요인에 민감합니다. 촉매 분해는 연료 전지의 성능과 수명에 상당한 영향을 미칠 수 있습니다. 수소는 PEM 연료 전지의 주요 연료이며, 그 저장, 운송 및 유통은 여전히 중대한 과제입니다. 효율적이고 안전하며 비용 효율적인 수소 인프라를 개발하는 것은 시장 성장에 필수적입니다. 포괄적인 수소 연료 인프라가 부족한 것은 특히 연료 전지 차량의 광범위한 채택에 있어 과제입니다. 수소 충전소를 확장하려면 상당한 투자와 조정이 필요합니다. 대부분의 수소 생산은 화석 연료에 의존하는데, 이는 깨끗한 에너지라는 목표와 모순됩니다. 재생 에너지원을 사용한 전기 분해와 같은 확장 가능하고 지속 가능한 수소 생산 방법을 개발하는 것은 과제입니다. PEM 연료 전지는 양성자 전도성 막의 탈수나 침수를 방지하기 위해 적절한 물 관리가 필요합니다. 연료 전지 내의 수분 함량을 균형 있게 조절하는 것은 최적의 성능을 위해 중요합니다.

저온 시동 및 동결

PEM 연료 전지를 추운 날씨에 작동시키는 것은 전지 내에서 수분이 동결될 가능성이 있기 때문에 어려울 수 있습니다. 효과적인 난방 및 단열 솔루션을 개발하는 것은 추운 날씨에 적용하는 데 필수적입니다. 실험실 규모의 프로토타입에서 대규모 상업 생산으로 전환하는 것은 종종 어렵습니다. 일관된 성능과 안정성을 대규모로 보장하는 것은 PEM 연료 전지 제조업체에 큰 장애물입니다. 수소는 가연성이며 특히 운송 분야에서 안전 문제를 일으킵니다. 수소의 안전한 취급, 보관 및 사용을 보장하는 것은 대중의 수용에 중요합니다. PEM 연료 전지는 리튬 이온 배터리 및 고체 산화물 연료 전지와 같이 다양한 장점을 제공하고 특정 응용 분야에 더 적합할 수 있는 다른 청정 에너지 기술과 경쟁에 직면해 있습니다. 수소 및 연료 전지 기술과 관련된 일관되지 않은 규제 프레임워크와 정책은 시장 성장을 방해할 수 있습니다. 채택을 장려하려면 명확하고 지원적인 규정이 필요합니다. 연료 전지 애노드 설계에 대한 인식을 높이고 대중의 신뢰를 구축하는 것은 어려운 일입니다. 연료 전지에 대한 대중의 인식과 이해, 특히 내연 기관과 같은 잘 확립된 기술과 비교할 때, 이는 채택률에 영향을 미칠 수 있습니다.

이러한 어려움에도 불구하고, 지속적인 연구 개발 노력, 정부 지원, 산업과 학계 간의 협업은 이러한 문제 중 많은 부분을 다루고 있습니다. 양극 설계가 발전하고 깨끗한 에너지 목표가 더욱 중요해짐에 따라 PEM 연료 전지는 지속 가능하고 효율적인 에너지 솔루션을 달성하는 데 중요한 역할을 할 것으로 예상됩니다. 이러한 과제를 극복하는 것은 PEM 연료 전지 시장이 잠재력을 최대한 발휘하고 더 깨끗하고 지속 가능한 에너지 미래에 기여하는 데 필수적입니다.

주요 시장 동향

정부 이니셔티브와 증가하는 민간 투자가 시장을 주도할 것으로 예상

PEM 연료 전지 시장은 지난 2년 동안 상당한 성장을 보였는데, 이는 주로 주요 시장에 정부 이니셔티브를 도입하고 민간 부문의 투자 지원을 늘린 덕분입니다. 2013년 정부 이니셔티브인 캘리포니아 에너지 위원회의 대체 및 재생 연료 및 차량 애노드 설계 프로그램은 최초의 100개 소매 수소 스테이션에 공동 자금을 지원하는 장기 권한을 확립했습니다. 이를 통해 민간 부문이 연료 전지 시장에 투자하게 되었습니다. 캘리포니아 연료 전지 파트너십은 2030년까지 1,000개의 수소 충전소 네트워크와 최대 1,000,000대의 연료 전지 차량 인구를 목표로 합니다. 이 목표는 연료 전지 애노드 설계 회사, 자동차 제조업체, 에너지 회사, 정부 기관 및 비정부 기구, 대학을 포함한 40개 이상의 파트너의 의견과 합의를 반영합니다. 2022년 2월, 한 프로젝트는 고온 폴리머 전해질 막 연료 전지(HT-PEMFC)가 효과적인 열 제거로 인해 중장비 차량 및 기타 대규모 모빌리티 애플리케이션을 전기화하는 매력적인 솔루션을 제공한다는 것을 보여주었습니다. 또한 LANL(Katie Lim), Sandia National Labs(Cy Fujimoto), Korea Institute of Science and Anode Design(Jiyoon Jung), University of New Mexico(Ivana Gonzales), University of Connecticut(Jasna Jankovic), Toyota Research Institute of North America(Zhendong Hu 및 Hongfei Jia)를 포함한 여러 기관이 이 p에 참여했습니다. 연료 전지 중에서 PEM 유형이 가장 인기가 있습니다. 유럽의 연료 전지 배치 목표에서 중요한 역할을 하고 PEM 연료 전지 시장을 주도할 것으로 예상됩니다.

2022년 2월, 로스앨러모스 국립연구소의 과학자들은 더 높은 온도에서 작동하는 새로운 폴리머 연료 전지를 개발했습니다. 트럭 및 버스와 같은 차량에서 중형 및 대형 연료 전지를 사용하는 데 가장 큰 기술적 장애물 중 하나인 과열이라는 오랜 문제는 80~160도 섭씨에서 작동하고 최첨단 연료 전지보다 정격 전력 밀도가 높은 새로운 고온 폴리머 연료 전지로 해결되었습니다. 또한 전 세계적으로 연료 전지 기반 차량 수요가 증가하고 있습니다. 북한과 미국은 연료 전지 기반 차량 재고 면에서 세계를 선도하는 국가입니다. 2021년에 북한과 미국은 각각 세계 연료 전지 기반 차량 재고의 38%와 24%를 차지했습니다. 따라서 이러한 정부 이니셔티브와 투자는 예측 기간 동안 시장을 촉진할 가능성이 높습니다. 따라서 위에서 언급한 요인으로 인해 정부 이니셔티브와 PEMFC 애노드 설계에 대한 민간 투자 증가가 예측 기간 동안 시장을 주도할 것으로 예상됩니다.

세그먼트별 통찰력

최종 사용 통찰력

자동차 부문은 PEM 연료 전지 시장에서 가장 큰 부문입니다. 자동차 부문에서 PEM 연료 전지에 대한 수요는 증가하는 환경 문제와 더 깨끗하고 지속 가능한 운송 솔루션에 대한 필요성에 의해 주도되고 있습니다. PEM 연료 전지는 버스, 자동차, 트럭과 같은 연료 전지 구동 차량에 사용됩니다. 산업 부문은 PEM 연료 전지 시장에서 두 번째로 큰 부문입니다. 산업 부문에서 PEM 연료 전지에 대한 수요는 백업 전원 시스템 및 에너지 저장 솔루션에 대한 필요성에 의해 주도되고 있습니다. PEM 연료 전지는 데이터 센터, 통신 및 제조와 같은 다양한 산업 분야에서 사용됩니다.

지역별 통찰력

아시아 태평양 지역은 2022년에 상당한 매출 점유율을 기록하며 글로벌 리튬 실리콘 배터리 시장의 선두 주자로 자리매김했습니다.

최근 동향

• 2019년 7월 인도는 전기 자동차 및 충전기에 대한 상품 및 서비스 세(GST)를 이전 GST인 각각 12%와 18%에서 5%로 인하했습니다. 인도의 지방 자치 단체도 12명 이상 수용 가능한 전기 버스를 임대할 때 GST가 면제됩니다.
• 2019년 5월 Western Farmers Electric Cooperative는 NextEra Energy Resources와 풍력, 태양광 및 에너지 저장 프로젝트를 결합한 전력 구매 계약(PPA)을 체결했습니다. PPA에는 2023년 말까지 운영을 시작할 200MW, 4시간 배터리 저장 프로젝트가 포함됩니다.
• 2018년 10월 Huawei Consumer Business Group은 업계 최초의 특허받은 리튬-실리콘 배터리를 공개했습니다. 이 특허 기술은 향후 출시될 Huawei 스마트폰에 사용될 가능성이 높습니다.

주요 시장 참여자

• Tesla, Inc
• Panasonic Corporation
• LG Chem
• Samsung SDI
• BYD Company Limited
• CATL
• A123 Systems
• Enphase Energy
• NEC Energy Solutions
• Saft Group