Коммерческий рынок батарей с кремниевым анодом — глобальный размер отрасли, доля, тенденции, возможности и прогноз, сегментированный по типу (литий-ионные батареи с кремниевым анодом, литий-металл-кремниевые батареи с анодом), по применению (электромобили, системы хранения энергии, бытовая электроника, медицинские приборы, промышленное оборудование), по региону, по конкуренции, 2018–2028 гг.

Обзор рынка

Глобальный рынок коммерческих батарей с кремниевым анодом оценивался в 7,08 млрд долларов США в 2022 году и, как ожидается, будет устойчиво расти в прогнозируемый период со среднегодовым темпом роста 7,19% до 2028 года. Коммерческий рынок батарей с кремниевым анодом относится к мировому отраслевому сегменту, который вращается вокруг производства, разработки и распространения перезаряжаемых

Ключевые драйверы рынка

Растущий спрос на электромобили

Глобальный рынок коммерческих батарей с кремниевым анодом переживает значительный рост из-за растущего спроса на электромобили (ЭМ). Поскольку мир стремится к более устойчивому будущему, электромобили становятся все более популярными как средство сокращения выбросов парниковых газов и снижения зависимости от ископаемого топлива. Аккумуляторы с кремниевым анодом, обладающие превосходными возможностями хранения энергии, готовы сыграть ключевую роль в питании следующего поколения электромобилей.

Одной из основных причин этого всплеска спроса является потребность в более длительном пробеге на одной зарядке. Аккумуляторы с кремниевым анодом обеспечивают более высокую плотность энергии по сравнению с традиционными литий-ионными аккумуляторами, что позволяет электромобилям проезжать большее расстояние на одной зарядке. Этот увеличенный запас хода снимает «беспокойство о запасе хода», распространенное беспокойство среди потенциальных покупателей электромобилей, что делает их более охотно переходящим на электромобили. Следовательно, автопроизводители активно изучают технологию аккумуляторов с кремниевым анодом, чтобы удовлетворить растущий потребительский спрос на электромобили с увеличенным запасом хода.

Достижения в технологии аккумуляторов

Рынок коммерческих аккумуляторов с кремниевым анодом также обусловлен постоянными достижениями в технологии аккумуляторов. Аккумуляторы с кремниевым анодом извлекают выгоду из текущих исследований и разработок, которые приводят к улучшению их производительности и долговечности. Исследователи находят инновационные способы преодоления проблем, связанных с кремниевыми анодами, таких как расширение и сжатие кремния во время циклов зарядки и разрядки, что может привести к деградации материала. Эти достижения делают аккумуляторы с кремниевым анодом более надежными и коммерчески жизнеспособными.

Одной из примечательных разработок является использование нанотехнологий для создания наноструктурированных кремниевых анодов. Эти наноразмерные материалы демонстрируют улучшенную стабильность, более высокую плотность энергии и сниженную скорость деградации. Кроме того, включение композитов кремний-углерод повышает общую производительность аккумуляторов с кремниевым анодом. По мере того, как эти технологические прорывы продолжают развиваться, ожидается, что коммерческая жизнеспособность батарей с кремниевым анодом будет расти, что будет способствовать росту рынка.

Решения для хранения энергии

Глобальный толчок к использованию возобновляемых источников энергии породил растущую потребность в решениях для хранения энергии. Генерация солнечной и ветровой энергии может быть прерывистой, и хранение энергии необходимо для обеспечения стабильного электроснабжения. Батареи с кремниевым анодом все чаще признаются перспективным решением для хранения энергии из-за их высокой плотности энергии и длительного срока службы.

В регионах, где распространены возобновляемые источники энергии, такие как солнечные и ветряные электростанции, батареи с кремниевым анодом используются для хранения избыточной энергии в периоды высокой генерации. Затем эта накопленная энергия может быть высвобождаема, когда спрос превышает предложение или в ночные часы, когда выработка возобновляемой энергии минимальна. По мере продолжения перехода к чистой энергии ожидается рост спроса на батареи с кремниевым анодом как на ключевой компонент решений для хранения энергии, что будет способствовать росту рынка.

Рынок бытовой электроники

Рынок бытовой электроники остается значительным драйвером мирового рынка коммерческих батарей с кремниевым анодом. Поскольку потребители ищут устройства с более длительным сроком службы батареи и более быстрой зарядкой, производители изучают технологию кремниевых анодов для удовлетворения этих потребностей. Батареи с кремниевым анодом обладают потенциалом для значительного увеличения плотности энергии батарей в смартфонах, ноутбуках, планшетах и носимых устройствах, среди прочего.

Потребители все больше ценят удобство и увеличенное время использования между зарядками. Батареи с кремниевым анодом могут удовлетворить эти предпочтения, предоставляя более эффективный и долговечный источник питания для электронных устройств. В результате производители инвестируют в исследования и разработки для интеграции батарей с кремниевым анодом в свои продукты, что еще больше повышает спрос на батареи с кремниевым анодом в секторе бытовой электроники.

Экологические нормы и инициативы в области устойчивого развития

Глобальный сдвиг в сторону более строгих экологических норм и инициатив в области устойчивого развития является мощным драйвером для коммерческого рынка батарей с кремниевым анодом. Правительства и организации по всему миру реализуют меры по сокращению выбросов углерода и содействуют решениям в области устойчивой энергетики. Батареи с кремниевым анодом хорошо соответствуют этим целям благодаря своему потенциалу для более высокой энергоэффективности и снижения воздействия на окружающую среду.

Кремний является относительно распространенным и экологически чистым материалом, что делает батареи с кремниевым анодом более устойчивым вариантом по сравнению с некоторыми другими технологиями батарей, которые полагаются на дефицитные или токсичные материалы. Более того, повышение энергоэффективности, достигаемое с помощью батарей с кремниевым анодом, может способствовать сокращению общего углеродного следа различных приложений, включая электромобили, возобновляемые накопители энергии и бытовую электронику. Поскольку экологические нормы продолжают развиваться, спрос на устойчивые решения для хранения энергии, такие как батареи с кремниевым анодом, будет расти.

Инвестиции и финансирование

Коммерческий рынок батарей с кремниевым анодом выигрывает от значительных инвестиций и финансирования как со стороны частного, так и государственного секторов. Поскольку потенциал технологии кремниевого анода становится все более очевидным, венчурные капиталисты, исследовательские институты и правительства вкладывают ресурсы в ее разработку и коммерциализацию. Этот приток капитала ускоряет рост рынка батарей с кремниевым анодом.

Инвестиции подпитывают исследования новых материалов, производственных процессов и масштабирования производства, снижая затраты и повышая коммерческую жизнеспособность батарей с кремниевым анодом. Стартапы и устоявшиеся производители батарей расширяют свою деятельность, чтобы удовлетворить растущий спрос на батареи с кремниевым анодом в различных отраслях промышленности.

Кроме того, правительства предлагают стимулы, субсидии и гранты для поддержки внедрения передовых технологий батарей, включая батареи с кремниевым анодом. Эти финансовые стимулы побуждают предприятия и потребителей инвестировать и внедрять решения на основе кремниевых анодов, что еще больше стимулирует рост рынка.

В заключение следует отметить, что глобальный рынок коммерческих кремниевых анодов готов к существенному росту, обусловленному такими факторами, как растущий спрос на электромобили, достижения в области аккумуляторных технологий, потребности в хранении энергии, приложения для бытовой электроники, инициативы в области устойчивого развития и значительные инвестиции. Поскольку эти движущие силы продолжают формировать рыночный ландшафт, кремниевые аноды, вероятно, сыграют ключевую роль в революции в области хранения энергии и обеспечении более устойчивого будущего.

Политика правительства, скорее всего, будет способствовать развитию рынка

Финансирование исследований и разработок

Политика правительства играет решающую роль в формировании глобального рынка коммерческих кремниевых анодов. Одной из ключевых мер политики, которую правительства могут реализовать для поддержки этого рынка, является предоставление существенного финансирования для исследований и разработок (НИОКР) в области аккумуляторных технологий, особенно сосредоточенных на кремниевых анодных батареях. Эти инвестиции могут значительно ускорить развитие этой технологии и способствовать ее коммерциализации.

Кремниевые анодные батареи имеют огромные перспективы из-за их потенциала для повышения эффективности и устойчивости хранения энергии. Однако решение таких проблем, как расширение кремния во время циклов зарядки и разрядки, требует инновационных решений и непрерывных исследований. Правительства могут выделять средства университетам, научно-исследовательским институтам и частным компаниям, занимающимся НИОКР в области кремниевых анодных батарей, для поощрения прорывов в материаловедении, производственных процессах и оптимизации производительности.

Стимулируя усилия в области НИОКР, правительства могут гарантировать, что их страны останутся на переднем крае инноваций в области аккумуляторных технологий, способствуя конкурентному преимуществу на мировом рынке. Кроме того, эта политика может стимулировать создание рабочих мест и экономический рост в секторе чистой энергии, что еще больше принесет пользу национальной экономике.

Налоговые льготы для производства

Для стимулирования внутреннего производства и изготовления батарей с кремниевым анодом правительства могут внедрять налоговые льготы и субсидии для компаний, занимающихся производством батарей. Эта политика может принимать различные формы, включая налоговые льготы, сниженные ставки корпоративного налога и гранты на создание предприятий по производству батарей.

Снижая финансовые барьеры, связанные с производством, правительства могут привлекать как устоявшиеся компании, так и стартапы для инвестиций в производство батарей с кремниевым анодом. Это, в свою очередь, может привести к увеличению производственных мощностей и созданию рабочих мест в стране. Кроме того, поощрение местного производства может снизить зависимость от иностранных поставщиков, укрепляя национальную энергетическую безопасность.

Чтобы гарантировать эффективность этих стимулов, правительства могут привязать их к конкретным показателям производительности, таким как объем произведенных батарей, цели создания рабочих мест или научно-исследовательское сотрудничество с местными университетами и научно-исследовательскими институтами. Эти меры помогают максимизировать экономические и технологические преимущества, получаемые от отечественного производства батарей.

Экологические нормы и стандарты

Правительства могут играть ключевую роль в формировании экологической устойчивости коммерческого рынка батарей с кремниевым анодом, устанавливая четкие и строгие экологические нормы и стандарты. Эта политика может регулировать материалы, используемые при производстве батарей, требования к переработке и утилизации, а также стандарты выбросов в процессе производства.

Строгие экологические нормы подталкивают производителей к принятию более чистых и устойчивых методов, сокращая воздействие производства батарей на окружающую среду. Например, правительства могут предписывать использование ответственно полученных материалов, стимулировать программы переработки компонентов батарей и устанавливать ограничения на выбросы загрязняющих веществ в процессе производства.

Кроме того, правительства могут поощрять разработку и принятие экологически чистой инфраструктуры переработки батарей, гарантируя, что батареи с кремниевым анодом будут эффективно перерабатываться в конце их жизненного цикла. Эти политики не только способствуют экологической устойчивости, но и создают новые возможности в отраслях переработки и управления отходами.

Потребительские стимулы и скидки

Чтобы стимулировать принятие потребителями батарей с кремниевым анодом, правительства могут внедрять политику, которая предоставляет стимулы и скидки при покупке продуктов, работающих на этих батареях. Это может включать электромобили, бытовые системы хранения энергии и бытовую электронику, оснащенную батареями с кремниевым анодом.

Потребительские стимулы могут принимать форму налоговых льгот, скидок или сниженных регистрационных сборов для электромобилей или домашних установок хранения энергии. Снижая первоначальные затраты на эти технологии, правительства могут сделать их более доступными и привлекательными для более широкого слоя населения. Это, в свою очередь, может стимулировать спрос на батареи с кремниевым анодом и поддерживать рост рынка.

Кроме того, правительства могут предписывать программы маркировки или сертификации, которые подчеркивают энергоэффективность и экологические преимущества продуктов, использующих батареи с кремниевым анодом. Эти программы могут помочь потребителям сделать осознанный выбор и побудить производителей отдавать приоритет производительности и устойчивости аккумуляторов.

Мандаты по интеграции накопителей энергии

Правительства могут играть значительную роль в стимулировании внедрения батарей с кремниевым анодом в секторе накопления энергии путем внедрения мандатов по интеграции накопителей энергии. Эти политики могут потребовать от коммунальных предприятий, операторов сетей и поставщиков энергии включить решения по хранению энергии, включая батареи с кремниевым анодом, в свою инфраструктуру.

Обязав интеграцию накопителей энергии, правительства могут повысить надежность и устойчивость своих энергетических сетей. Батареи с кремниевым анодом, обладающие высокой плотностью энергии и длительным сроком службы, хорошо подходят для хранения избыточной возобновляемой энергии и ее высвобождения в периоды высокого спроса или низкой генерации. Это способствует более стабильному и устойчивому энергоснабжению.

Чтобы облегчить соблюдение этих мандатов, правительства могут предлагать финансовые стимулы, такие как субсидии или гранты, организациям, которые инвестируют в проекты по хранению энергии. Эти политики поощряют инвестиции государственного и частного секторов в технологию батарей с кремниевым анодом, в конечном итоге стимулируя рост рынка.

Международное сотрудничество и стандарты

Чтобы обеспечить глобальную конкурентоспособность коммерческого рынка батарей с кремниевым анодом, правительства могут участвовать в международном сотрудничестве и разработке стандартов. Это включает в себя работу с другими странами по установлению общих стандартов для технологий батарей, правил безопасности и торговых соглашений, которые облегчают обмен технологиями и продуктами, связанными с батареями.

Международное сотрудничество способствует более открытому и эффективному мировому рынку, позволяя компаниям получать доступ к более широкой клиентской базе и участвовать в совместных усилиях по НИОКР. Правительства могут активно участвовать в организациях и инициативах, ориентированных на стандартизацию технологий батарей, гармонизацию протоколов безопасности и обмен передовым опытом.

Более того, правительства могут заключать торговые соглашения, которые способствуют свободному потоку товаров и технологий, связанных с батареями, снижая торговые барьеры и поощряя здоровую конкуренцию на мировом рынке. Способствуя международному сотрудничеству и стандартам, правительства могут гарантировать, что рынок коммерческих батарей с кремниевым анодом останется динамичным и конкурентоспособным в мировом масштабе.

В заключение следует отметить, что государственная политика играет ключевую роль в формировании мирового рынка коммерческих батарей с кремниевым анодом. Политика, связанная с финансированием НИОКР, стимулированием производства, экологическими нормами, стимулированием потребителей, требованиями по хранению энергии и международным сотрудничеством, может в совокупности стимулировать инновации, экономический рост и экологическую устойчивость в отрасли батарей с кремниевым анодом. Стратегически реализуя эту политику, правительства могут способствовать росту и успеху этого критического технологического сектора.

Основные проблемы рынка

Расширение и сжатие кремния

Одной из основных проблем, с которой сталкивается мировой рынок коммерческих батарей с кремниевым анодом, является явление расширения и сжатия кремния во время циклов зарядки и разрядки. Хотя кремний обладает потенциалом для хранения значительно большего количества ионов лития, чем традиционные графитовые аноды, он также демонстрирует существенное изменение объема по мере того, как ионы лития вставляются и извлекаются из его структуры. Это объемное изменение может привести к нескольким критическим проблемам.

Во-первых, расширение и сжатие кремния может вызвать механическое напряжение в материале анода, что приведет к растрескиванию, измельчению и, в конечном итоге, к деградации анода. Поскольку частицы кремния со временем разрушаются, емкость и производительность батареи ухудшаются, что приводит к сокращению срока службы и эффективности. Это создает существенное препятствие для широкого внедрения батарей с кремниевым анодом, особенно в приложениях, где прочность и долговечность имеют важное значение, таких как электромобили (ЭМ) и системы хранения энергии.

Для решения этой проблемы ведутся обширные исследования и разработки по разработке наноструктурированных кремниевых материалов, кремний-углеродных композитов и других современных материалов, которые могут смягчить проблему изменения объема. Кроме того, изучаются инновационные конструкции электродов, такие как гибкие или пористые структуры, чтобы приспособиться к расширению и сжатию кремния без повреждения анода. Несмотря на достигнутый прогресс, преодоление этой проблемы остается критическим препятствием для коммерциализации батарей с кремниевым анодом.

Конкурентоспособность по стоимости

Еще одной важной проблемой для мирового рынка коммерческих батарей с кремниевым анодом является достижение конкурентоспособности по стоимости по сравнению с обычными литий-ионными батареями с графитовыми анодами. Технология кремниевых анодов предлагает несколько преимуществ, включая более высокую плотность энергии и более быструю зарядку, но она также сопряжена с более высокими производственными затратами и материальными проблемами.

Кремний менее распространен и более дорог в обработке, чем графит, который обычно используется в литий-ионных батареях. Кроме того, производство материалов для кремниевых анодов часто включает сложные и энергоемкие производственные процессы, что еще больше увеличивает стоимость. Эти факторы делают батареи с кремниевым анодом более дорогими в производстве, что может стать сдерживающим фактором для широкого внедрения, особенно на чувствительных к цене рынках.

Чтобы решить проблему стоимости, производители и исследователи изучают различные стратегии. Одним из подходов является разработка масштабируемых и экономически эффективных методов производства материалов для кремниевых анодов, таких как химическое осаждение из паровой фазы и электроосаждение. Эти методы направлены на снижение общей стоимости производства при сохранении или улучшении производительности батарей с кремниевым анодом.

Более того, достижения в переработке и повторном использовании материалов кремниевого анода могут способствовать снижению затрат за счет минимизации потребности в первичном кремнии. По мере развития отрасли и реализации экономии масштаба ожидается, что разрыв в стоимости между батареями с кремниевым анодом и традиционными литий-ионными батареями сократится, что сделает технологию кремниевых анодов более привлекательной для более широкого спектра применений.

В заключение следует отметить, что хотя глобальный рынок коммерческих батарей с кремниевым анодом имеет огромные перспективы для революции в области хранения энергии и обеспечения более устойчивого будущего, он сталкивается со значительными проблемами, связанными с расширением и сжатием кремния во время циклирования и необходимостью достижения конкурентоспособности по стоимости с традиционными технологиями батарей. Решение этих проблем посредством постоянных исследований, инноваций и совместных усилий будет иметь решающее значение для полной реализации потенциала батарей с кремниевым анодом и стимулирования их широкого внедрения в различных отраслях промышленности.

Сегментные данные

Типовые данные

Сегмент литий-ионных батарей с кремниевым анодом занимал самую большую долю рынка в 2022 году.

Сфера применения

Сегмент электромобилей занимал самую большую долю рынка в 2022 году. Одним из наиболее существенных преимуществ батарей с кремниевым анодом является их способность хранить больше энергии в заданном пространстве по сравнению с традиционными литий-ионными батареями с графитовыми анодами. Это означает более длительный запас хода для электромобилей на одной зарядке. Страх перед запасом хода, страх разрядиться до того, как они достигнут пункта назначения, был основной проблемой для внедрения электромобилей. Аккумуляторы с кремниевым анодом эффективно решают эту проблему, делая электромобили более практичными и привлекательными для потребителей. Аккумуляторы с кремниевым анодом обеспечивают более высокую плотность энергии, что означает, что они могут хранить больше энергии на единицу веса или объема. Эта повышенная плотность энергии позволяет электромобилям нести меньшие и более легкие аккумуляторные блоки, сохраняя или даже увеличивая их запас хода и производительность. Более легкие аккумуляторные блоки способствуют повышению эффективности и управляемости транспортного средства. Аккумуляторы с кремниевым анодом также превосходны в возможностях быстрой зарядки. Они могут поглощать и отдавать энергию с большей скоростью, что значительно сокращает время зарядки. Быстрая зарядка является важнейшей функцией для электромобилей, поскольку она повышает удобство и простоту использования, делая электромобили более сопоставимыми с традиционными транспортными средствами с двигателем внутреннего сгорания. Электромобили являются ключевым компонентом усилий по сокращению выбросов парниковых газов и борьбе с изменением климата. Аккумуляторы с кремниевым анодом, обеспечивая более длительный запас хода на электротяге и более быструю зарядку, способствуют более широкому внедрению электромобилей, что, в свою очередь, снижает зависимость от ископаемого топлива и снижает выбросы в транспортном секторе. Многие правительства по всему миру инициировали политику и стимулы для содействия внедрению электромобилей. Эти стимулы могут включать налоговые льготы, скидки, сниженные регистрационные сборы и доступ к полосам совместного пользования автомобилями. Поскольку правительства продвигают более чистые варианты транспорта, спрос на электромобили, оснащенные усовершенствованными батареями, такими как батареи с кремниевым анодом, продолжает расти. Постоянные исследования и разработки привели к усовершенствованию технологии батарей с кремниевым анодом. Исследователи работали над решением таких проблем, как расширение и сжатие кремния во время циклов зарядки, повышая общую производительность и долговечность этих батарей. Эти достижения сделали батареи с кремниевым анодом еще более подходящими для применения в электромобилях. Крупные автопроизводители и производители батарей вложили значительные средства в разработку и производство батарей с кремниевым анодом для электромобилей. Эта приверженность технологии кремниевых анодов подчеркивает ее потенциал для преобразования автомобильной промышленности и подчеркивает ее доминирование на рынке электромобилей.

Региональные данные

Азиатско-Тихоокеанский регион

Азиатско-Тихоокеанский регион был крупнейшим рынком для коммерческих батарей с кремниевыми анодами, на долю которого в 2022 году пришлось более 50% мирового рынка. В регионе находится ряд ведущих производителей коммерческих батарей с кремниевыми анодами, таких как Sila Nanotechnologies, Nexeon и Group14 Technologies. В регионе также наблюдается быстрый рост на рынках электромобилей и накопителей энергии.

Северная Америка

Североамериканский рынок коммерческих батарей с кремниевыми анодами является вторым по величине в мире. В регионе находится ряд ведущих производителей электромобилей, таких как Tesla и General Motors. В регионе также наблюдается быстрый рост рынка хранения энергии.

Европа

Европейский рынок коммерческих кремниевых анодных батарей является третьим по величине в мире. В регионе расположен ряд ведущих производителей электромобилей, таких как BMW и Volkswagen. В регионе также наблюдается быстрый рост рынка хранения энергии.

Последние события

• В январе 2023 года компания Sila Nanotechnologies привлекла 590 миллионов долларов США в рамках финансирования серии F под руководством Coatue Management и T. Rowe Price Associates. Компания планирует использовать эти средства для расширения своих производственных мощностей по производству кремниевых анодов и коммерциализации своей продукции на новых рынках.
• В феврале 2023 года компания Nexeon привлекла 100 миллионов долларов США в рамках финансирования серии D под руководством Temasek и Horizons Ventures. Компания планирует использовать эти средства для расширения своих производственных мощностей по производству кремниевых анодов и вывода своей продукции на новые рынки.
• В марте 2023 года Group14 Technologies привлекла 400 миллионов долларов США в рамках финансирования серии D под руководством SoftBank Vision Fund 2. Компания планирует использовать эти средства для расширения своих производственных мощностей по производству кремниевых анодов и вывода своей продукции на новые рынки.
• В апреле 2023 года Enevate объявила о партнерстве с Hyundai Motor Company и Kia Corporation с целью разработки и вывода на рынок кремниевых анодных батарей для электромобилей. Компании планируют инвестировать в партнерство более 1 млрд долларов США.
• В июне 2023 года NANOGraf объявила о партнерстве с Volkswagen Group с целью разработки и коммерциализации кремниевых анодных батарей для электромобилей. Компании планируют инвестировать в партнерство более 1 млрд долларов США.

Ключевые игроки рынка

• NanoGraf Corporation
• Sila Nanotechnologies Inc
• Nexeon Ltd
• Group14 Technologies Inc
• Enevate Корпорация
• Silex Power Ltd
• 24M Technologies Inc
• SES Holdings
• Nano Dimension Ltd
• Novonix Ltd