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Jan 04, 2024

IDTechEx erkundet die sich entwickelnde Landschaft von Graphitanoden in Li

BOSTON, 28. August 2023 /PRNewswire/ -- Die Aufregung um neue Li-Ionen-Anodentechnologien ist weiterhin groß. Die nächste Generation von Siliziumanodenmaterialien rückt immer näher

BOSTON, 28. August 2023 /PRNewswire/ -- Die Aufregung um neue Li-Ionen-Anodentechnologien ist weiterhin groß. Die nächste Generation von Silizium-Anodenmaterialien rückt der Kommerzialisierung immer näher und verspricht eine verbesserte Energiedichte und Leistungsfähigkeit. Lithiummetall- und anodenfreie Lösungen werden weiterhin erforscht, während auch Optionen wie Nioboxide für Schnellladebatterien auf Interesse stoßen. Dennoch wird aufgrund der guten Gesamtleistung und der niedrigen Kosten von Graphit davon ausgegangen, dass es seine Dominanz in der Li-Ionen-Industrie behaupten wird.

Die Graphitnachfrage bleibt ungebrochen

Trotz der laufenden Entwicklung neuer Anodenmaterialien wird Graphit, das seit 30 Jahren in Li-Ionen-Anoden verwendete Material, mittelfristig voraussichtlich das am häufigsten verwendete Anodenmaterial in Li-Ionen-Batterien bleiben. IDTechEx prognostiziert, dass die Nachfrage nach Li-Ionen-Graphitanoden erheblich wachsen und bis 2029 2 Millionen Tonnen überschreiten wird.

Natürlicher oder synthetischer Graphit

Für Li-Ionen-Anoden werden zwei große Arten von Graphit verwendet: natürlicher und synthetischer (oder künstlicher) Graphit, jeder mit seinen eigenen Vor- und Nachteilen. Naturgraphit ist im Allgemeinen eine kostengünstigere Option als synthetischer Graphit. Es kann auch eine etwas höhere Anfangskapazität bieten, weist aber tendenziell auch eine geringere Zyklenlebensdauer, C-Rate-Fähigkeit und anfängliche Coulomb-Effizienz auf. Im Gegensatz dazu ist synthetischer Graphit aufgrund des höheren Energiebedarfs für die Graphitisierung teurer als natürlicher Graphit und lässt sich schwieriger zu kugelförmigen Partikeln mahlen. Allerdings bietet er tendenziell auch eine längere Zyklenlebensdauer und einen geringfügig höheren anfänglichen Coulomb-Wirkungsgrad. Es kann jedoch zu Überschneidungen bei Leistung und Kosten dieser beiden Graphitarten kommen, und auch die Unterschiede zwischen ihnen haben sich verringert. Über die reine Art des Graphits hinaus haben verschiedene Faktoren des Zellendesigns wie die Wahl der Kathode, Elektrolytzusätze, Beschichtungen, Partikelgröße und -verteilung, Elektrodenbalance sowie die Spezifikation und Qualität des Graphitprodukts einen erheblichen Einfluss auf die letztendliche Zellleistung. Kosten und Lebensdauer.

Sowohl synthetischer als auch natürlicher Graphit werden weiterhin verwendet, wobei Mischungen weit verbreitet sind. IDTechEx geht davon aus, dass die Aufteilung zwischen synthetischem Graphit und natürlichem Graphit in kt-Umsätzen ungefähr gleichmäßig ist. Aufgrund des Kostendrucks und der hohen Energiepreise kam es in den letzten Jahren jedoch zu einer leichten Verschiebung hin zu Naturgraphit.

Eine sich verändernde Landschaft?

Wie bei anderen Rohstoffen hat es sich als Herausforderung erwiesen, die Produktion von Naturgraphit zu steigern, um mit der schnell wachsenden Nachfrage nach Li-Ionen-Batterien Schritt zu halten. Das US-amerikanische Energieministerium und die Europäische Kommission haben natürlichen Graphit in ihre neuesten Listen kritischer Rohstoffe/Mineralien aufgenommen, was zum Teil auf die wichtige Rolle von Li-Ionen-Batterien bei der Elektrifizierung des Verkehrs und bei stationären Speicheranwendungen zurückzuführen ist. Chinas Dominanz bei der Graphitanodenproduktion stellt ebenfalls ein Versorgungsrisiko dar, obwohl sich die Li-Ionen-Graphitanodenproduktion außerhalb Chinas allmählich von Akteuren wie Syrah Resources, Northern Graphite und Nouveau Monde in Nordamerika oder Talga Resources, SGL Carbon und entwickelt Vianode (synthetisch) unter anderem in Europa.

Neben der Diversifizierung der Materialversorgung werden verbesserte Nachhaltigkeits- und ESG-Kennzahlen wichtige Faktoren für die neue Graphitproduktion sein. Ein geringerer Energieverbrauch und weniger eingebettete Emissionen werden zu einer immer wichtigeren Messgröße. Dies gilt insbesondere für Europa, wo mit der europäischen Batterieverordnung Etiketten und Deklarationen zum CO2-Fußabdruck für Li-Ionen-Batterien mit einer Größe von mehr als 2 kWh eingeführt werden sollen. Dies kann natürlichen Graphit und seinen geringeren Energieverbrauch begünstigen, allerdings müssen auch Partikelemissionen und saure Abfallströme aus dem Reinigungsprozess sorgfältig gemanagt werden. Kostengünstigere und kohlenstoffarme Energie aus erneuerbaren Quellen könnte in dieser Hinsicht dazu beitragen, die Wettbewerbsfähigkeit von synthetischem Graphit zu verbessern, obwohl dieser weiterhin auf fossile Rohstoffe angewiesen sein wird. Diese Punkte tragen dazu bei, das feine Gleichgewicht zwischen natürlichem und synthetischem Graphit noch mehr hervorzuheben.

Letztendlich werden der dynamische Li-Ionen-Graphit-Anodenmarkt und die hohe Wachstumsrate der Li-Ionen-Nachfrage für eine anhaltende Nachfrage nach sowohl synthetischen als auch natürlichen Graphit-Anodenmaterialien sorgen.

Um mehr über die Marktforschung von IDTechEx zu Li-Ionen-Batterien zu erfahren, besuchen Sie bitte www.IDTechEx.com/lithium.

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