IDTechEx, Li에서 흑연 양극의 진화하는 환경 탐구

Aug 19, 2023

보스턴, 2023년 8월 28일 /PRNewswire/ -- 새로운 리튬 이온 양극 기술에 대한 많은 기대가 계속되고 있습니다. 차세대 실리콘 양극 소재는 향상된 에너지 밀도와 속도 성능을 약속하며 상용화에 점점 더 가까워지고 있습니다. 리튬 금속 및 양극이 없는 솔루션이 계속해서 연구되고 있으며 산화니오븀과 같은 옵션도 고속 충전 배터리에 대한 관심을 불러일으켰습니다. 그럼에도 불구하고, 흑연의 전반적인 성능이 좋고 가격이 저렴하다는 점은 리튬이온 산업에서 흑연의 지배력을 유지할 것으로 예상된다는 것을 의미합니다.

흑연 수요는 꾸준함

새로운 양극 재료의 지속적인 개발에도 불구하고 지난 30년 동안 리튬 이온 양극에 사용된 재료인 흑연은 중기적으로 리튬 이온 배터리에서 가장 널리 사용되는 양극 재료로 남을 것으로 예상됩니다. IDTechEx는 리튬 이온 흑연 양극에 대한 수요가 상당히 증가하여 2029년까지 200만 톤을 초과할 것으로 예측합니다.

천연 또는 합성 흑연

리튬 이온 양극에는 천연 및 합성(또는 인공)의 두 가지 광범위한 흑연 유형이 사용되며 각각 고유한 장점과 단점이 있습니다. 천연 흑연은 일반적으로 합성 흑연보다 비용이 저렴한 옵션입니다. 또한 약간 더 높은 초기 용량을 제공할 수 있지만 사이클 수명, C 속도 성능 및 초기 쿨롱 효율이 더 낮은 경향이 있습니다. 대조적으로, 합성 흑연은 흑연화에 필요한 에너지가 더 높고 구형 입자로 밀링하기가 더 어렵기 때문에 천연 흑연보다 비싸지만, 사이클 수명이 더 길고 초기 쿨롱 효율이 약간 더 높은 경향이 있습니다. 그러나 이 두 종류의 흑연은 성능과 비용이 겹치는 부분이 있을 수 있으며, 두 가지 유형의 흑연 사이의 차이점도 점차 줄어들고 있습니다. 흑연 유형 외에도 음극 선택, 전해질 첨가제, 코팅, 입자 크기 및 분포, 전극 균형은 물론 흑연 제품의 사양 및 품질과 같은 다양한 셀 설계 요소가 최종 셀 성능에 큰 영향을 미칩니다. 비용 및 사이클 수명.

합성 흑연과 천연 흑연 모두 널리 사용되는 혼합물과 함께 계속 사용됩니다. IDTechEx는 kt 매출 기준으로 인조 흑연과 천연 흑연이 대략 균등하게 나누어진 것으로 추정합니다. 그러나 비용 압박과 높은 에너지 가격으로 인해 지난 몇 년 동안 천연 흑연으로 약간의 전환이 있었습니다.

변화하는 풍경?

다른 원자재와 마찬가지로, 급속히 증가하는 리튬 이온 배터리 수요를 따라잡기 위해 천연 흑연의 생산량을 늘리는 것은 어려운 일임이 입증되었습니다. 미국 에너지부(DoE)와 유럽 위원회(European Commission)는 부분적으로 운송 전기화 및 고정식 저장 응용 분야에서 리튬 이온 배터리의 중요한 역할로 인해 천연 흑연을 최신 중요 원자재/광물 목록에 포함시켰습니다. 중국 이외의 리튬 이온 흑연 양극 생산이 북미 지역의 Syrah Resources, Northern Graphite, Nouveau Monde 또는 Talga Resources, SGL Carbon 및 특히 유럽의 비아노드(합성).

재료 공급 다각화 외에도 향상된 지속 가능성 및 ESG 지표는 새로운 흑연 생산에 중요한 요소가 될 것입니다. 더 낮은 에너지 소비와 내재된 배출은 점점 더 중요한 지표가 될 것입니다. 이는 유럽에서 특히 그렇습니다. 유럽 배터리 규정은 크기가 2kWh를 초과하는 리튬 이온 배터리에 대해 탄소 배출량 라벨 및 선언을 구현하도록 설정되어 있습니다. 이는 천연 흑연과 낮은 에너지 소비에 유리할 수 있지만, 정화 공정에서 발생하는 미립자 배출 및 산성 폐기물 흐름도 주의 깊게 관리해야 합니다. 재생 가능한 자원을 통한 저비용 및 저탄소 에너지는 여전히 화석 공급원료에 의존하지만 합성 흑연의 경쟁력을 향상시키는 데 도움이 될 수 있습니다. 이러한 점은 천연 흑연과 인조 흑연의 미세한 균형을 더욱 강조하는 데 도움이 됩니다.