MOTEURS : ADOPTION CROISSANTE DES BATTERIES LITHIUM-ION DANS L'ÉLECTRONIQUE GRAND PUBLIC Accéder au rapport complet sur https://databridgemarketresearch.com/reports/japan-silicon-anode-material-battery-market Les batteries lithium-ion sont largement pénétrées dans l'industrie électronique, en particulier dans les smartphones en raison de leurs diverses caractéristiques positives, telles que la densité énergétique élevée, la longue durée de vie, la faible maintenance et le fait qu'elles soient remplaçables par l'utilisateur. Le marché des batteries lithium-ion devrait connaître une forte croissance au cours des prochaines années en raison de la place établie dans les densités de puissance et d'énergie pour les applications mobiles, telles que les stimulateurs cardiaques, les appareils photo numériques, les PDA et les smartphones, les montres, les calculatrices, les pointeurs laser, les verrouillages de voiture à distance, les thermomètres , entre autres appareils électroniques . Traditionnellement, les matériaux d'anode en graphite ont été utilisés pour les batteries lithium-ion, mais la pénurie de graphite a fait passer la solution aux matériaux d'anode en silicium, car l'exploitation des sources naturelles pour la production de graphite est désormais associée à une réglementation stricte. De plus, la haute performance du silicium, associée à une faible utilisation de matériaux anodiques, devrait entraîner une forte hausse de la demande de batteries lithium-ion à anode silicium, compte tenu de la croissance de la consommation mondiale d'électronique grand public, notamment des smartphones. HAUTE CAPACITÉ DE STOCKAGE D'ÉNERGIE DU SILICIUM Le silicium possède une capacité de stockage considérable, ce qui lui confère un avantage décisif par rapport aux matériaux utilisés dans les batteries lithium-ion disponibles sur le marché. Sa densité énergétique est bien supérieure à celle du graphite : une tonne de silicium est capable de stocker suffisamment d'énergie pour alimenter environ 28 foyers pendant une journée. L'utilisation d'une batterie à anode silicium améliore son potentiel en stockant une quantité importante d'énergie, ce qui stimule la commercialisation du silicium dans les batteries lithium-ion. Par exemple, ce stockage d'énergie élevé permet aux constructeurs automobiles d'augmenter l'autonomie électrique des véhicules avec un nombre réduit de batteries. De plus, les exigences actuelles des smartphones, telles que les jeux haute résolution, l'utilisation de la ROM/RAM, le streaming vidéo et d'autres opérations, réduisent les performances de la batterie, qui peuvent être décuplées en remplaçant le graphite par du silicium. L'énorme capacité de stockage d'énergie du silicium améliore le potentiel de la batterie, ce qui devrait stimuler la croissance des anodes en silicium dans les batteries lithium-ion. MATÉRIAU RENTABLELe coût est le principal facteur de croissance d'un marché, et le marché des batteries à anode en silicium devrait être stimulé par sa rentabilité et son absence de contraintes budgétaires. Le silicium est l'élément le plus abondant dans la nature après l'oxygène, ce qui en fait une ressource économique quasi illimitée. De plus, la grande capacité énergétique du silicium réduit le nombre de batteries nécessaires à tout appareil ou automobile, contribuant ainsi à la réduction des coûts de fabrication. De plus, la fabrication de nanofils de silicium à partir de graphite ou de carbone permet de réduire encore ces coûts. L'abondance de silicium dans la nature assure une grande disponibilité de cette ressource pour une utilisation commerciale et influence positivement la structure des coûts, permettant une production de masse à moindre coût. De plus, le silicium améliore la capacité de stockage des batteries, ce qui réduit le nombre de batteries nécessaires. Ainsi, l'utilisation d'anodes en silicium dans les batteries réduit les coûts de fabrication d'applications telles que les automobiles et les appareils électroniques, entre autres. HAUSSE DE LA DEMANDE DE BATTERIES À ANODES EN SILICONE DANS L'INDUSTRIE AUTOMOBILE. Les nanomatériaux composites à base de silicium utilisés dans les batteries lithium-ion améliorent considérablement leurs performances, ce qui conduit à envisager l'utilisation de batteries à anodes en silicium comme batteries de nouvelle génération. Elles sont donc principalement utilisées dans les véhicules électriques, les vélos électriques et les véhicules hybrides rechargeables. L'utilisation du silicium dans les batteries des véhicules électriques a également un impact sur le coût. Par exemple, des chercheurs de l'Université Vrije, en Belgique, ont estimé que l'utilisation du silicium dans les batteries des véhicules électriques pouvait réduire le coût par kWh de 30 %. Ainsi, les matériaux d'anode en silicium devraient connaître une forte hausse de la demande de batteries à anodes en silicium pour les véhicules électriques et devraient stimuler la croissance du marché des batteries à anodes en silicium avec la croissance de la consommation de véhicules électriques. CONTRAINTES : COÛT D'INVESTISSEMENT INITIAL ÉLEVÉ POUR LA CONSTRUCTION DE CENTRES DE DONNÉESLe nombre croissant d'entreprises à travers le monde a accru la demande de centres de données pour la gestion des données générées quotidiennement. L'installation croissante de serveurs tend à augmenter les coûts d'infrastructure des organisations pour la mise en place de l'architecture globale. Par conséquent, les fabricants de serveurs développent des baies haute densité qui aident les organisations à gérer efficacement ces serveurs. La mise en place de l'infrastructure complète nécessite un investissement initial important. De ce fait, les petites entreprises ne disposent pas du budget nécessaire à la construction de centres de données pour gérer séparément ces serveurs. Leur budget limité les limite. Par exemple, le coût par mètre carré pour la construction d'un centre de données se situe entre 1 300 et 2 000 dollars, ce qui inclut la construction, l'infrastructure, les serveurs informatiques et autres. Par conséquent, le coût initial élevé de la construction d'un centre de données pour le stockage des données et la gestion des serveurs freine la croissance globale du marché mondial de la construction de centres de données. EXPANSION VOLUMÉTRIQUE DES ANODES DE SILICIUM : Les batteries Li-ion sont des batteries rechargeables destinées au stockage d'énergie. Dans les batteries Li-ion, le silicium est le matériau idéal pour la fabrication de batteries Li-ion de nouvelle génération, car il offre un potentiel d'allongement de la durée de vie des batteries et une densité énergétique plus élevée, contribuant ainsi aux exigences élevées des véhicules électriques. De plus, la diffusion du lithium joue un rôle majeur dans la lithiation du silicium amorphe, freinant ainsi la croissance globale. Par exemple, une forte dilatation volumétrique, pouvant atteindre 400 %, des anodes en silicium, entraîne la dégradation des particules de silicium et la destruction de l'interphase électrolyte solide (SEI). De plus, ce problème peut entraîner une perte de capacité importante et endommager les électrodes des batteries, ce qui freine l'application commerciale des anodes en silicium dans les batteries lithium-ion. Par conséquent, la dilatation volumétrique des anodes en silicium peut être considérée comme l'un des freins au marché des batteries à anode en silicium en Chine, au Japon et en Corée. OPPORTUNITÉS : FORTE CONSOMMATION MONDIALE DE SMARTPHONESLa consommation mondiale de smartphones a connu une forte croissance en 2018 en raison de la numérisation et de l'augmentation rapide du nombre d'utilisateurs d'Internet. On compte environ 4 milliards d'utilisateurs actifs de smartphones dans le monde, ce qui représente un nombre considérable. Cette utilisation massive des smartphones a ouvert la voie à la croissance du marché des batteries à anode de silicium, car elles sont adoptées par les applications mobiles pour des performances améliorées. Actuellement, des smartphones plus légers, plus fins et plus rapides, dotés de fonctionnalités avancées, ont été développés et sont de plus en plus appréciés par les utilisateurs du monde entier. La performance de la batterie est un facteur considérable dans les applications mobiles actuelles, en raison des opérations gourmandes en batterie des smartphones, telles que le streaming vidéo, l'utilisation régulière d'Internet et les jeux haute résolution, ainsi que l'utilisation de la ROM/RAM. Ainsi, la batterie à anode de silicium a le potentiel de croître proportionnellement au taux de croissance de la consommation de smartphones. FORTE CONSOMMATION MONDIALE DE VÉHICULES ÉLECTRIQUES En raison du besoin croissant de sécurité énergétique et des préoccupations environnementales, le marché des véhicules électriques a connu une croissance significative. Selon l'Agence internationale de l'énergie, le nombre total d'unités de véhicules électriques vendues en 2018 a dépassé les 3 millions, ce qui représente une croissance significative du marché. D'ici 2020, la moitié des ventes de véhicules neufs devraient être constituées de modèles hybrides rechargeables, hybrides-électriques et 100 % électriques. La clé de cette transformation majeure résidera dans les batteries lithium-ion des constructeurs automobiles. Le marché des batteries à anode en silicium offre ainsi un potentiel de croissance considérable dans le secteur automobile, le silicium étant le matériau d'anode privilégié pour les batteries lithium-ion. La forte croissance des ventes de véhicules électriques à l'échelle mondiale représente une opportunité pour le marché des batteries à anode en silicium, la plupart des constructeurs automobiles s'efforçant d'améliorer leur capacité énergétique et leurs performances. FAIBLE PRODUCTION DE GRAPHITEEn raison de l'exploitation des ressources naturelles, la production de graphite est soumise à une réglementation stricte, ce qui entraîne une pénurie de graphite. Le silicium s'est imposé comme la meilleure alternative au graphite pour les batteries, car sa disponibilité est limitée. Par exemple, une grande batterie de véhicule électrique nécessite environ 25 kg de graphite pour l'anode lithium-ion, ce qui pourrait entraîner une pénurie de graphite en termes de consommation et de prix. La production de graphite de qualité anodique est coûteuse et son procédé génère des déchets, alors que le silicium est le deuxième élément le plus abondant sur Terre, ce qui en fait une ressource rentable. Par exemple, la Chine contraint régulièrement les producteurs de graphite à fermer leurs portes en raison de la pollution croissante, ce qui pourrait entraîner une hausse du prix des batteries. La demande croissante de batteries lithium-ion a accru le recours au silicium, une ressource de substitution. Les batteries à anode en silicium ont l'opportunité de dominer le marché, car elles peuvent remplacer entièrement le graphite pour la fabrication de batteries. La faible production de graphite due aux contraintes budgétaires et aux préoccupations environnementales ouvre des perspectives de croissance pour le marché des batteries à anode en silicium. DÉFI : ALTERNATIVE À L’ANODE EN SILICIUM DANS LES BATTERIES LI-ION. Une alternative à tout produit peut être envisagée lorsqu’il existe un autre produit présentant des avantages par rapport au produit correspondant. Le sous-oxyde de silicium peut être considéré comme une alternative à l’anode en silicium en raison de sa meilleure stabilité au cyclage. De plus, il offre de meilleures performances en cyclage que le silicium. De nombreux fabricants de batteries mènent des recherches sur le sous-oxyde de silicium en raison de ses avantages par rapport au silicium. Par exemple, en 2019, le Laboratoire de technologies avancées pour la synthèse et le traitement des matériaux a été reconnu comme une famille de matériaux d’anode pour les batteries lithium-ion haute énergie. Tous ces avantages du sous-oxyde de silicium et du sous-nitrure de silicium amorphe par rapport au silicium peuvent limiter la croissance globale du marché japonais des matériaux d’anode en silicium. Tendances du marché
- En fonction des matières premières, le marché est segmenté en composés de silicium et en isotopes de silicium. Les composés de silicium sont ensuite divisés en dioxyde de silicium (silice), oxyde de silicium, monoxyde de silicium, carbure de silicium (SIC), etc. Les isotopes de silicium sont ensuite classés en 28SI, 29SI et 30SI.
- Sur la base de l'application de la batterie, le marché est segmenté en batterie au silicium à anode pure et batterie au silicium
- Sur la base de l'utilisateur final, le marché est segmenté en automobile, électronique, énergie et électricité et autres
Principaux acteurs : marché japonais des batteries à base de matériaux d'anode en silicium
Certains des principaux acteurs opérant sur ce marché sont Targray Group, Elkem ASA, SHIN-ETSU CHEMICAL CO., LTD., JSR Corporation, Albemarle Corporation, NanoGraf Corporation, Ashland, Orange Power Ltd., BTR New Energy Material Ltd. et Nexeon Limited.
