Taille, part et analyse de l’industrie des batteries au lithium-silicium, par conception d’anodes (structures à base de particules, porus Si, nanofils, nanofibres et nanotubes, composites à base de Si, autres), par application (véhicules électriques, stockage d’énergie, machines électriques, Appareils électroniques, satellites, autres) et prévisions régionales, 2024-2032

Avec la croissance démographique croissante et l’amélioration du niveau de vie, la demande humaine en électricité a également augmenté. De nombreuses sources d’énergie propre et renouvelable sont intermittentes et l’offre énergétique peut ne pas correspondre à la demande énergétique. Par conséquent, le stockage est nécessaire pour permettre de stocker l’énergie afin de l’utiliser lorsque cela sera nécessaire ultérieurement. Plusieurs équipements utilisent des systèmes de batteries pour l’alimentation de secours et les appareils électriques portables.

L’introduction des batteries lithium-ion (LIB) au cours des deux dernières décennies a révolutionné l’utilisation des appareils portables, des équipements électroniques, des véhicules, etc. Les LIB ont un grand potentiel pour avoir un impact considérable sur l’amélioration du confort humain. Malgré l’immense potentiel, LIB n’est pas en mesure de répondre aux besoins des demandes actuelles.

Le silicium est l’un des matériaux d’anode prometteurs pour le LIB de nouvelle génération. Les anodes à base de silicium ont une capacité énergétique plus de 10 fois supérieure à celle de leurs équivalents anodes à base de graphite. Le silicium a été considéré comme l'une des anodes de nouvelle génération les plus prometteuses en raison de sa capacité considérablement plus élevée (~ 4 200 mAhg−1 pour Li4.4Si) que l'anode en graphite traditionnelle (~ 372 mAhg−1), de son faible potentiel de fonctionnement, grande abondance et respect de l’environnement. Les anodes à base de silicium ne sont pas encore entièrement commercialisées.

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Basée sur la conception de l'anode, la batterie lithium-silicium peut être segmentée en structures à base de particules, silicium poreux, nanotubes de silicium, nanofibres de silicium et nanofils de silicium, composites à base de silicium, etc. Les structures à base de particules comprennent les nanoparticules, la structure noyau-coquille solide, creuse structure noyau-coque et structures jaune-coquille. Le silicium poreux comprend du silicium poreux de taille nanométrique et du silicium poreux de taille micro.

Les composites à base de silicium comprennent les composites en feuille Si/graphène et Si/nano graphite, les composites en poudre Si/CNT, Si/CNF et Si/graphite et le Si mélangé à d'autres matériaux composites. Certaines des conceptions inhabituelles d'anodes en silicium comprennent des nanocubes de silice poreux creux, des nanoparticules de silicium inspirées de la grenade, des modèles de coquille de crabe, des anodes en Si prélithiées, etc. Plusieurs configurations de conception d'anodes à base de silicium font l'objet de recherche et de développement. Sur la base de leur application, les batteries au lithium-silicium sont segmentées en véhicules électriques, machines électriques, stockage d'énergie, appareils électroniques, satellites, etc.            

Le principal moteur du marché mondial des batteries au lithium-silicium est l'augmentation de l'utilisation de dispositifs de stockage d'énergie. Les dispositifs de stockage d'énergie sont de plus en plus utilisés dans les véhicules, les machines et les réseaux électriques. La densité énergétique de la batterie lithium-silicium est supérieure à celle des LIB existantes. Des inconvénients tels que l'énorme variation de volume du silicium pendant le processus de décharge/charge, les films d'interphase d'électrolyte solide instables et la mauvaise conductivité électrique, qui limitent considérablement son application pratique et commerciale de l'anode de silicium.

Acteurs clés couverts

Certaines des entreprises notables sur le marché mondial des batteries au lithium-silicium sont Huawei Consumer Business Group, Sony, Targray, XNRGI, Sila Nanotechnologies, ENOVIX Corporation, Enevate Corporation, Global Graphene Group, EoCell, Inc., NEXEON LTD., Albemarle Corporation, Paraclete. Microbatterie Energy, 3M et VARTA.

Segmentation

Analyse régionale

Le marché mondial des batteries au lithium-silicium a été segmenté en Amérique du Nord, en Europe, en Asie-Pacifique, en Amérique latine, au Moyen-Orient et en Afrique. L’Amérique du Nord et l’Europe devraient dominer le marché des batteries au lithium-silicium. L’Amérique du Nord et l’Europe dépensent des sommes considérables pour alimenter les activités de recherche et développement. La prochaine avancée dans le domaine des batteries lithium-silicium sera réalisée dans des laboratoires universitaires et des centres de recherche en Europe et en Amérique du Nord. La Chine, l’Australie et le Japon ont également prêté attention aux technologies de haute technologie à venir telles que les batteries au lithium-silicium. Plusieurs fabricants de batteries lithium-ion (LIB) existants sont en phase de recherche et de développement de batteries lithium-silicium. Plusieurs investisseurs en capital-risque financent des start-ups pour fabriquer des anodes en silicium commercialement viables.

Développements clés de l’industrie

• En juillet 2019, l’Inde a réduit la taxe sur les produits et services (TPS) sur les véhicules électriques et les chargeurs à 5 %, contre une précédente TPS de 12 % et 18 %, respectivement. Les autorités locales indiennes seront également exonérées de la TPS pour la location de bus électriques d'une capacité de plus de 12 personnes.


• En mai 2019, la Western Farmers Electric Cooperative a conclu un accord d'achat d'électricité (PPA) avec NextEra Energy Resources pour un projet combiné d'énergie éolienne, solaire et de stockage d'énergie.  Le PPA comprend un projet de stockage sur batterie de 200 MW d'une durée de quatre heures, qui débutera ses opérations d'ici la fin 2023.


• En octobre 2018, Huawei Consumer Business Group a dévoilé la première batterie lithium-silicium brevetée du secteur. Cette technologie brevetée sera probablement utilisée dans les prochains smartphones Huawei.