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市場調査レポート
商品コード
1230334

リチウムイオン電池アノード材：技術動向・市場予測（～2030年）

<2023> Lithium Ion Battery Anode Technology Trend and Market Forecast (~2030)
出版日: | 発行: SNE Research | ページ情報: 英文 507 Pages | 納期: お問合せ

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リチウムイオン電池アノード材：技術動向・市場予測（～2030年）
出版日: 2023年03月06日
発行: SNE Research
ページ情報: 英文 507 Pages
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概要

現在、リチウム二次電池のアノード材として主に使われているのは黒鉛です。ソニーが初めてリチウム二次電池を商品化した1991年から現在に至るまで、黒鉛はアノード材の首位を堅持しています。カソード材や分離膜など、他の材料が変化していく中で、黒鉛はこの20年間、ほぼ不動の地位を保っています。

黒鉛は天然黒鉛と人造黒鉛に大別されます。天然黒鉛の原料鉱石は、黒鉛鉱山で5～15％程度の黒鉛を含んで産出されます。黒鉛をリチウム二次電池のアノード材として使用するためには、電池グレードとして99.5％以上の純度を得る必要があります。そこまで純度を上げるには、掘った天然黒鉛鉱石を選鉱、化学処理などをして不純物を取り除く必要があります。球状化したり、ピッチコーティングしたりすることもあります。

当レポートでは、リチウムイオン電池アノード材の技術と市場を調査し、アノード材の種類、製造技術、開発動向、市場規模の推移・予測、主要製造業者の分析などをまとめています。

目次

レポート概要

第1章 アノード材の技術と開発動向

  • アノード材の種類
    • リチウムメタル
    • カーボンアノード材
    • アノード材の開発状況

第2章 カーボンアノード材

  • カーボンアノード材の概要
  • カーボンアノード材の製造
    • 気相炭化
    • 液相炭化
    • 固相炭化
  • ソフトカーボンアノード材
    • 構造的特徴
    • 電気化学的特性
    • 電極反応機構
    • 製造方法
    • 人造黒鉛
    • 天然黒鉛
    • 低温可塑化カーボン
    • その他の素材
  • ハードカーボンアノード
    • 構造的特徴
    • 電気化学的特性
    • 電極の反応機構
    • 製造方法
  • 廃電池からのカーボンアノードの回収とリサイクル

第3章 合金アノード材

  • 合金アノード材の概要
  • 合金アノード材の特性
  • 合金アノードの重大な問題と解決策
    • 主要な問題
    • 金属複合陽極
    • 金属-カーボン複合アノード
  • SiOxアノード材
    • 構造的特徴
    • 電気化学的特性
    • 製造方法
    • プレリチウム化プロセスの応用
  • Si陽極の実用化に関する研究
    • 電気化学的挙動の違い
    • Si系電極およびSi/グラファイト複合電極
  • その他のSiアノード材
    • 3D多孔質Si
    • Siナノチューブ
    • 金属/合金薄膜陽極

第4章 複合アノード材

  • 酸化物系アノード材
  • 窒化物ベースのアノード材
  • 2D平面構造無機化合物 (Mxenes)

第5章 ハイパワーアノード材

  • 高出力アノード材の概要
  • インターカレーション材料
    • カーボン素材
    • LTO (Li4Ti5O12)
  • 合金材料
  • トランジションマテリアル
  • ナノ構造微粒子
    • ナノ構造マイクロカーボン素材
    • ナノ構造マイクロLi4Ti5O
    • ナノ構造ミクロSi-カーボン材料複合活物質
  • マルチチャネル構造グラファイト
  • Si-グラファイトハイブリッド材料 (SEAG)
  • グラフェン-SiO2素材 (グラフェンボール)
  • アノードから見た急速充電
    • アノードの影響要因
    • 電極の影響要因
    • 大手電池製造業者の急速充電技術設計
  • 総括・今後の展望

第6章 リチウム金属アノード

  • リチウム金属アノードの概要
  • リチウム金属アノードのR&D状況
    • ASEI (人工SEI)
    • 新構造
    • ハイブリッド構造
    • 電解質の改質
  • リチウム金属アノードの適用の問題点と展望
  • アノードフリーのリチウムイオン電池

第7章 アノードの安全性に対する影響

  • アノードの熱安定性
  • 急速充電時の安全性

第8章 リチウムイオン電池アノード材市場の現状と展望

  • 需要状況：国別
  • 需要状況：材料別
  • 市場状況：サプライヤー別
  • 需要状況：LIB製造業者別
    • SDI
    • LGC
    • SKI
    • Panasonic
    • CATL
    • ATL
    • BYD
    • Lishen
    • Guoxuan
    • AESC
    • CALB
  • アノード材の生産能力の展望
  • 需要見通し：素材別
  • アノード材価格の推移
  • アノード材の市場規模の展望

第9章 アノード材製造業者の状況

  • 韓国のアノード材サプライヤー
    • Posco Chemical
    • Daejoo
    • Aekyung
    • MKE
    • Iljin
    • EG
    • PCT
    • LPN
    • Hansol
    • Dongjin
  • 日本のアノード材サプライヤー
    • Hitachi
    • Mitsubishi
    • Nippon Carbon
    • JFE
    • Tokai Carbon
    • Showa Denko
    • Shinetsu
    • Kureha
  • 中国のアノード材サプライヤー
    • BTR
    • Shanshan
    • Zichen
    • Shinzoom
    • XFH
    • ZETO
    • Sinuo
    • Chuangya
    • SHANGTAITECH
    • KAIJIN

第10章 参考文献

目次
Product Code: 194

Currently, graphite is mostly being used as an anode material for lithium secondary batteries. It means that from 1991 - when Sony firstly commercialized lithium secondary batteries - until now, graphite has firmly maintained its throne of anode materials. This has nearly been steadfast even for the last 20 years, while other materials, including cathode materials, separation membranes, etc, have changed.

Graphite is largely divided into natural and artificial graphite. Raw ores of natural graphite are yielded with graphite containing about 5-15% in graphite mines. In order for graphite to be used as an anode material for lithium secondary batteries, it must obtain the purity of at least 99.5% as a battery grade. To increase the purity up to such a degree, the dug natural graphite ore should go through beneficiation, chemical processing, etc. to remove impurities. It can sometimes be spheroidized and pitch-coated.

Artificial graphite, on the other hand, is the graphite generated by heating carbon precursors, such as petroleum, coal tar, and coke, whose starting materials are not natural minerals, at the high temperature higher than 2800°C.

Other than graphite, other anode materials include soft carbon and hard carbon, which are manufactured by heat-treating coke, consisting of carbon, at 1000-1200°C, relatively low temperature. Of these, hard carbon has had increasing importance as an anode material for EVs due to its excellent power characteristics.

For the composite-based, LTO, the oxide composite-based, is representative, and the metal composite-based includes Sn-Co-C and others. In addition, in the case of an anode using graphite, an electrode is sometimes manufactured by partially mixing silicon- and SiOx-based compounds with graphite to increase capacity.

In order to increase the energy density of Li secondary batteries, research on Li-metal as the ultimate anode material is also being conducted, and it is expected that Li metal is mainly used as an anode material for all solid batteries (ASBs), the next-generation battery.

Table of Contents

Report Overview

Chapter I. Anode Material Technology and Development Trend

  • 1.1. Introduction
  • 1.2. Anode Material Types
    • 1.2.1. Li-metal
    • 1.2.2. Carbon Anode Material
    • 1.2.3. Anode Material Development Status

Chapter II. Carbon Anode Material

  • 2.1. Carbon Anode Material Overview
  • 2.2. Carbon Anode Material Manufacturing
    • 2.2.1. Vapor-phase carbonization
    • 2.2.2. Liquid-phase carbonization
    • 2.2.3. Solid-phase carbonization
  • 2.3. Soft Carbon Anode Material
    • 2.3.1. Structural Characteristics
    • 2.3.2. Electrochemical Characteristics
    • 2.3.3. Electrode Reaction Mechanism
    • 2.3.4. Manufacturing Methods
    • 2.3.5. Artificial Graphite
    • 2.3.6. Natural Graphite
    • 2.3.7. Low-temperature Plasticized Carbon
    • 2.3.8. Other Materials
  • 2.4. Hard Carbon Anode
    • 2.4.1. Structural Characteristics
    • 2.4.2. Electrochemical Characteristics
    • 2.4.3. Electrode Reaction mechanism
    • 2.4.4. Manufacturing Methods
  • 2.5. Carbon Anode Recovery and Recycling from Wasted Battery

Chapter III. Alloy Anode Material

  • 3.1. Alloy Anode Material Overview
  • 3.2. Alloy Anode Material Characteristics
  • 3.3. Alloy Anode Material Issues and Solutions
    • 3.3.1. Key Issues
    • 3.3.2. Metal-composite Anode
    • 3.3.3. Metal-Carbon Composite Anode
  • 3.4. SiOx Anode Material
    • 3.4.1. Structural Characteristics
    • 3.4.2. Electrochemical Characteristics
    • 3.4.3. Manufacturing Methods
    • 3.4.4. Prelithiation Process Application
  • 3.5. Study on Actual Application of Si Anode
    • 3.5.1. Difference of Electrochemical Behavior
    • 3.5.2. Si-based Electrode and Si/Graphite Composite Electrode
  • 3.6. Other Si Anode Material
    • 3.6.1. 3D Porous Si
    • 3.6.2. Si Nanotube
    • 3.6.3. Metal/Alloy Thin-film Anode

Chapter IV. Compound Anode Material

  • 4.1. Oxide-based Anode Material
  • 4.2. Nitride -based Anode Material
  • 4.3. 2D planar structure inorganic compound (Mxenes)

Chapter V. High-power Anode Material

  • 5.1. High-power Anode Material Overview
  • 5.2. Intercalation Materials
    • 5.2.1. Carbon Material
    • 5.2.2. LTO(Li4Ti5O12)
  • 5.3. Alloy Material
  • 5.4. Transition Material
  • 5.5. Nano-structure Microparticle
    • 5.5.1. Nano-structure Micro Carbon Material
    • 5.5.2. Nano-structure Micro Li4Ti5O
    • 5.5.3. Nano-structure Micro Si-Carbon Material Composite Active Material
  • 5.6. Multi Channel Structure Graphite
  • 5.7. Si-Graphite Hybrid Material(SEAG)
  • 5.8. Graphene-SiO2 Material (Graphene Ball)
  • 5.9. Fast-charging from Anode Perspective
    • 5.9.1. Anode (Active Material) Influence Factors
    • 5.9.2. Electrode Influence Factors
    • 5.9.3. Fast-charging Technology Design of Major Battery Makers
  • 5.10. Summary and Future Outlook

Chapter VI. Li-metal Anode

  • 6.1. Li metal Anode Overview
  • 6.2. Li metal Anode R&D Status
    • 6.2.1. ASEI (Artificial SEI)
    • 6.2.2. New Structure
    • 6.2.3. Hybrid Structure
    • 6.2.4. Electrolyte Modification
  • 6.3. Li Metal Anode Application Issues and Outlook
  • 6.4. Anode-Free Lithium-Ion Battery

Chapter VII. Anode Influence on Safety

  • 7.1. Thermal Stability of Anode
  • 7.2. Safety during Fast Charging

Chapter VIII. LiB Anode Material Market Status and Outlook

  • 8.1. Demand Status by Country
  • 8.2. Demand Status by Material
  • 8.3. Market Status by Supplier
  • 8.4. Demand Status by LIB Maker
    • SDI/LGC/SKI/Panasonic/CATL/ATL/BYD/Lishen/Guoxuan/AESC/CALB
  • 8.5. Anode Material Production Capacity Outlook
  • 8.6. Demand Outlook by Material
  • 8.7. Anode Material Price Trend
  • 8.8. Anode Material Market Size Outlook

Chapter IX. Anode Material Manufacturers Status

  • 9.1. Korean Anode Material Suppliers
    • Posco Chemical/Daejoo/Aekyung/MKE/Iljin/EG/PCT/LPN/Hansol/Dongjin
  • 9.2. Japanese Anode Material Suppliers
    • Hitachi/Mitsubishi/Nippon Carbon/JFE/Tokai Carbon/Showa Denko/Shinetsu/Kureha
  • 9.3. Chinese Anode Material Suppliers
    • BTR/Shanshan/Zichen/Shinzoom/XFH/ZETO/Sinuo/Chuangya/SHANGTAITECH/KAIJIN

Chapter X. References