IDTechEx がリーのグラファイト陽極の進化する状況を調査

Jul 04, 2023

IDTechEx は、リチウムイオン電池のグラファイト陽極の進化する状況を調査します。

新しいリチウムイオン負極技術に関しては、引き続き多くの興奮が高まっています。 次世代のシリコンアノード材料は、エネルギー密度とレート能力の向上が期待され、商品化に少しずつ近づいています。

リチウム金属および負極を使用しないソリューションの研究が続けられている一方、酸化ニオブなどのオプションも急速充電バッテリーとして一定の関心を集めています。 それにもかかわらず、グラファイトの優れた全体的な性能と低コストは、グラファイトがリチウムイオン業界での優位性を維持すると予測されていることを意味します。

グラファイトの需要は依然として安定している

新しい負極材料の開発が続いているにもかかわらず、過去 30 年間リチウムイオン負極に使用されてきた材料であるグラファイトは、中期的にはリチウムイオン電池で最も広く使用されている負極材料であり続けると予測されています。 IDTechEx は、リチウムイオングラファイト負極の需要が大幅に増加し、2029 年までに 200 万トンを超えると予測しています。

天然または合成グラファイト

リチウムイオン負極には、天然および合成 (または人工) の 2 種類の黒鉛が使用されており、それぞれに独自の長所と短所があります。 天然グラファイトは一般に合成グラファイトよりも低コストのオプションです。 また、初期容量がわずかに高くなりますが、サイクル寿命、C レート能力、初期クーロン効率が低くなる傾向があります。

対照的に、人造黒鉛は、黒鉛化に必要なエネルギーが高く、球状粒子に粉砕するのがより難しいため、天然黒鉛よりも高価ですが、サイクル寿命が長く、初期クーロン効率がわずかに高い傾向もあります。 ただし、これら 2 種類のグラファイトの性能とコストには重複がある可能性があり、両者の差も縮まりつつあります。

グラファイトの種類だけでなく、カソードの選択、電解質添加剤、コーティング、粒子サイズと分布、電極バランス、グラファイト製品の仕様や品質などのさまざまなセル設計要素が、最終的なセルの性能に大きな影響を与えます。コストとサイクル寿命。

合成グラファイトと天然グラファイトの両方が引き続き使用され、ブレンドが広く使用されています。 IDTechEx は、合成グラファイトと天然グラファイトの間には、売上高 kt がほぼ均等に分かれていると推定しています。 しかし、ここ数年、コスト圧力とエネルギー価格の高騰により、天然黒鉛への移行が若干進んでいます。

変わりゆく風景?

他の原材料と同様に、急速に高まるリチウムイオン電池の需要に対応するために天然黒鉛の生産量を増やすことは困難であることが判明しています。 米国エネルギー省と欧州委員会は、交通機関の電化や定置式蓄電用途におけるリチウムイオン電池の重要な役割を理由に、最新の重要な原材料/鉱物リストに天然黒鉛を含めました。

中国の黒鉛陽極生産の優位性も供給リスクをもたらしているが、中国国外でのリチウムイオン黒鉛陽極生産は、北米のSyrah Resources、Northern Graphite、Nouveau Monde、またはTalga Resources、SGL Carbon、ヨーロッパの Vianode (合成) など。

材料供給の多様化に加えて、持続可能性と ESG 指標の改善も新しい黒鉛生産にとって重要な要素となります。 エネルギー消費量と排出ガスの低減は、ますます重要な指標となるでしょう。 これは特に欧州に当てはまり、欧州電池規制では、サイズが 2 kWh を超えるリチウムイオン電池に対して二酸化炭素排出量ラベルと宣言を導入することになっています。

これは、天然黒鉛とその低エネルギー消費に有利に働く可能性がありますが、精製プロセスからの粒子の排出と酸性廃棄物の流れも注意深く管理する必要があります。 再生可能資源からの低コストおよび低炭素エネルギーは、この点で人造黒鉛の競争力を向上させるのに役立つ可能性がありますが、依然として化石原料に依存することになります。 これらの点は、天然グラファイトと合成グラファイトの間の絶妙なバランスをさらに強調するのに役立ちます。