중국 실리콘 기반 음극재 산업에 대한 특별 보고서

파워 배터리 기술의 혁신으로 전통적인 배터리 재료 는 점차 배터리 비용 절감 및 에너지 밀도 향상, 그리고 다음과 같은 새로운 재료의 적용에 대한 요구를 충족시키지 못하고 있습니다. 실리콘 기반 양극 가 가속화되고 있습니다.

특정 용량의 관점에서 실리콘 기반 음극 소재의 이론적 값은 흑연 소재의 10배 이상인 최대 4200mAh/g에 달할 수 있습니다. 전력 배터리, 특히 4680 원통형 배터리에 대한 수요가 증가함에 따라 실리콘 기반 음극의 시장 공간도 점차 넓어지고 있습니다.

실리콘 기반 음극 재료의 정의

실리콘 기반 음극의 원료는 주로 실리콘 소재와 흑연으로 구성됩니다. 실리콘은 상온에서 리튬과 합금되며 이론적 비 용량은 4200mAh/g으로 현재 흑연 기반 음극 재료의 10배 이상 높습니다. 현재 실리콘 기반 음극재에는 화학 기상 증착법, 기계식 볼 밀링법, 솔-젤법, 고온 열분해법 등 다양한 제조 방법이 있으며, 주로 화학 기상 증착법, 기계식 볼 밀링법, 솔-젤법 등이 있습니다.

실리콘 기반 음극 소재의 주요 생산 공정

실리콘 탄소와 실리콘 산소는 미래의 주류 기술입니다.

실리콘 기반 음극에는 실리콘 산소 음극, 실리콘 탄소 음극, 실리콘 기반 합금 음극의 세 가지 기술 경로가 있습니다. 그 중 실리콘 탄소 음극과 실리콘 산소 음극이 향후 주류 기술이 될 수 있습니다. 실리콘 탄소 음극은 흑연 소재에 나노 실리콘을 섞어 만든 것이고, 실리콘 산소 음극은 실리콘 산화물과 흑연 소재를 섞어 만든 것입니다. 실리콘 기반 물질은 복합체에서 활성 물질로 작용하여 용량을 제공하고, 다른 물질은 부피 팽창을 완충하는 캐리어 역할을 합니다.

실리콘 기반 음극재는 코팅 구조를 채택하고 가장 바깥쪽 층은 탄소로 코팅되어 있습니다. 탄소 소재의 코팅은 양극 소재의 전도성을 향상시킬 수 있으며, 탄소 소재 표면에 SEI 필름을 형성하여 전해질에 의한 양극의 침식을 억제하여 사이클 성능을 향상시킬 수 있습니다.

실리콘 산소는 사이클 성능과 속도 성능이 더 우수하며, 파워 배터리 분야에서 가장 먼저 사용되었습니다. 실리콘 탄소 음극은 그램 용량과 첫 번째 효율이 더 높으며 주로 가전제품 및 전동 공구에 사용됩니다. 현재 실리콘 음극은 제품 반복 기간에 있습니다. 그중 실리콘 카본은 주로 사이클 성능과 용량을 개선하는 데 사용되며 실리콘 산소 음극은 주로 첫 번째 효과를 개선하는 데 사용되며 두 가지의 실현 경로가 다릅니다.

실리콘 기반 음극재 산업 발전 현황

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최근 몇 년 동안 중국의 실리콘 기반 음극재는 지속적으로 발전하고 있으며 실리콘 기반 음극재 시장은 빠르게 성장하고 있으며 출하량이 크게 증가 할 것으로 예상됩니다. 2021년 실리콘 기반 음극재 출하량은 전년 대비 83% 증가한 11,000톤에 달해 음극재 출하량 중 1.5%를 차지할 것으로 예상됩니다. 테슬라 4680 배터리의 양산과 대형 원통형 배터리의 대중화 및 적용으로 향후에도 지속적으로 성장하여 2022년에는 15,000톤에 달할 것으로 예상됩니다.

보급률

실리콘 기반 음극은 배터리의 특정 용량을 효과적으로 늘릴 수 있지만 부피 팽창과 전도도 저하라는 부정적인 영향으로 인해 상업적 적용이 제한적입니다. 현재 실리콘 기반 음극재는 아직 상업적 적용 초기 단계에 있으며, 2021년 보급률은 1.53%에 불과합니다. 향후 지속적인 기술 개발로 보급률은 더욱 높아질 것입니다.

시장 공간

소비자 배터리와 전력 배터리의 지속적인 발전으로 실리콘 기반 음극재 시장도 계속 성장할 것입니다. 글로벌 실리콘 기반 음극재는 주로 세 부분으로 구성됩니다:

● 2022년 테슬라 4680 대형 실린더가 양산되면 실리콘 기반 음극 시장은 폭발적인 성장을 이룰 것입니다. 테슬라 4680이 주도하는 실리콘 기반 음극 시장 규모는 2025년 183억 7천만 위안에 달할 것으로 예상됩니다;

● 2023년 이후에는 테슬라 이외의 전력 배터리 시장에서도 실리콘 기반 음극이 점차 적용될 것으로 예상되며, 2025년에는 테슬라 이외의 전력용 실리콘 기반 음극 시장 규모가 67.7억 위안에 달할 것으로 전망됩니다;

● 전통적인 소비용 실리콘 기반 음극은 꾸준한 발전을 유지할 것이며 보급률은 해마다 증가 할 것입니다. 2025년 소비용 실리콘 기반 음극의 시장 공간은 46억 1천만 위안에 달할 것으로 추정됩니다. 전 세계 실리콘 기반 음극재의 전체 시장 공간은 2025년에 297.5억 위안에 달할 것으로 추정됩니다.

실리콘 기반 음극재 산업의 발전 전망

● 새로운 에너지 차량이 산업 발전을 주도합니다.

신에너지 자동차의 보급률이 증가하고 전기 자동차의 글로벌 판매가 확대되어 다운스트림 고객의 수요 증가에 대응하고 있습니다. 양사는 생산 능력의 배치를 가속화하고 종합 생산 능력의 가동률을 높이며 규모의 경제를 달성했습니다.

회사의 리튬 이온 배터리 소재 판매량과 매출은 전년 대비 크게 증가했습니다. 현재 리튬 이온 배터리 음극 재료는 인공 흑연, 천연 흑연, 실리콘 카본, 메조 카본 마이크로 스피어, 티타늄 티탄산염 등과 같은 일부 신소재로 나눌 수 있습니다.

이상적인 차세대 음극 소재인 실리콘 기반 음극 소재의 비용량은 다른 음극 소재보다 훨씬 커서 고에너지 밀도에 대한 다운스트림 수요를 충족할 수 있습니다. 또한 4680 대형 원통형 배터리의 대량 생산과 주류 배터리 공장의 후속 조치로 실리콘 기반 음극이 곧 폭발적으로 성장할 것으로 예상됩니다.

탄소 중립 전략은 산업 발전에 도움이 됩니다.

탄소 중립과 고유가 상황에서 실리콘 기반 소재는 우수한 성능으로 인해 일부 탄소 기반 소재를 대체할 것으로 예상됩니다. 화석 에너지로 대표되는 '탄소 기반 시대'에서 신에너지와 신소재로 대표되는 '실리콘 기반 시대'로의 전환과 업그레이드를 촉진합니다.

실리콘 기반 음극의 장점은 분명하고 리튬 침전의 숨겨진 위험이 없으며 흑연 기반 음극 재료보다 안전성이 우수하며 매장량이 풍부하고 비용이 저렴합니다. 모든 방향에서 리튬 이온 인터칼레이션 및 추출을위한 채널을 제공 할 수 있으며 고속 충전 성능이 뛰어납니다. 가장 잠재력이 큰 차세대 리튬 배터리 음극 소재입니다.

● 기업들은 시장 개방을 위한 후속 조치를 취합니다.

배터리 측면에서는 향후 4680 개의 대형 원통형 배터리가 양산됨에 따라 중국 기업이 레이아웃을 따라갈 것이며 리튬 배터리 다운 스트림의 지속적인 번영으로 실리콘 기반 음극의 시장 공간이 열릴 것입니다.