Le marché des piles au graphène est estimé à USD 196,22 Bn en 2024 et devrait atteindre USD 889,5 Bn d'ici 2031. Il devrait croître à un taux de croissance annuel composé (TCAC) de 24,1% entre 2024 et 2031. Le marché des batteries de graphène devrait afficher une croissance substantielle en raison des propriétés exceptionnelles de graphène qui lui permettent d'améliorer considérablement les performances de la batterie.

Pilote du marché - Propriétés supérieures du graphine Créer une demande pour des performances élevées Stockage d'énergie

Les propriétés exceptionnelles du graphène en font un matériau idéal pour développer des batteries de nouvelle génération avec une capacité de stockage élevée et des capacités de charge et de décharge rapides. Graphene a une conductivité électrique et thermique incroyablement élevée combinée à une résistance mécanique et une flexibilité exceptionnelles. Il trouve également des applications dans les véhicules électriques où la portée étendue est cruciale et les solutions de recharge rapide sont primordiales.

La robotique, l'automatisation, l'impression 3D et d'autres fabrications avancées reposent sur des sauvegardes compactes mais puissantes. Graphène avec ses attributs de puissance exceptionnels répond à ce besoin. De même, l'équipement et les appareils médicaux portables nécessitent des batteries de longue durée fiables que le graphène est parfaitement positionné pour livrer. La technologie portable est un autre marché frontalier où des sources d'énergie légères comme les piles au graphène pourraient propulser les innovations futures.

Cela poussera les acteurs du marché des piles au graphène à soutenir le développement d'appareils révolutionnaires alimentés par des sources d'énergie de prochaine génération. La demande généralisée de stockage d'énergie à haute performance stimulée par les attributs supérieurs du graphène ainsi, stimulera la croissance du marché des batteries de graphène.

Conducteur du marché - Véhicules électriques qui conduisent à la nécessité de solutions de batterie efficaces

L'industrie automobile est au milieu d'un changement de paradigme vers l'électrification avec les principaux constructeurs automobiles à l'échelle mondiale qui lancent des véhicules électriques à un rythme sans précédent. Les véhicules électriques hybrides alimentés par batterie et rechargeables gagnent en popularité. Toutefois, un facteur de succès essentiel pour l'adoption massive des VE reste le développement d'une capacité plus élevée et d'une charge plus rapide.

Pour que les voitures électriques remplacent véritablement les modèles d'essence, les batteries doivent permettre une distance de conduite plus longue entre les charges et le ravitaillement plus rapidement. C'est là qu'entre en jeu le potentiel du graphène; ses propriétés extraordinaires permettent d'obtenir des batteries à plus forte densité d'énergie et de puissance par rapport aux batteries de graphite.

Les constructeurs automobiles collaborent de plus en plus avec les développeurs de batteries de graphène pour concevoir des solutions de pointe. Ces batteries avancées apaiseront l'anxiété des consommateurs sur la portée et la facilité d'utilisation. La prolifération de batteries à haut rendement en graphiène est indéniablement essentielle à la réalisation des objectifs ambitieux du secteur en matière d'électrification.

Défi du marché - Production élevée Coûts comparés aux batteries conventionnelles au lithium-ion

L'un des principaux défis auxquels est actuellement confronté le marché des piles au graphène est son coût de production nettement plus élevé que celui des piles au lithium-ion classiques. La production de graphène en grands volumes et son incorporation dans des matériaux et des cellules de batteries est un processus très complexe qui nécessite des équipements et des installations spécialisés.

En outre, le processus d'assemblage des composants du graphène en anodes de batteries et en cathodes avec les structures et dispersions à l'échelle nanométrique requises ajoute également aux dépenses.

Tous ces facteurs rendent les piles au graphène beaucoup plus coûteuses à fabriquer à l'échelle commerciale à l'heure actuelle. Pour une adoption généralisée, en particulier sur les marchés grand public comme les smartphones et les véhicules électriques, les coûts doivent baisser de manière significative. Cela peut se faire par des optimisations de fabrication, des économies d'échelle et des progrès technologiques qui permettent des processus de production plus simples et moins coûteux.

Jusqu'à ce que les coûts approchent la parité avec le lithium-ion, la croissance du marché des piles au graphène peut rester limitée à des applications de haute performance.

Opportunité de marché - Expansion du marché des véhicules électriques

L'une des principales opportunités du marché des batteries graphènes réside dans l'expansion rapide de l'industrie des véhicules électriques. Étant donné que de plus en plus d'automobilistes investissent massivement dans la production de véhicules électriques pour passer à des solutions de mobilité plus écologiques, le besoin de technologies de batterie plus performantes augmente. Les batteries Graphene offrent des avantages convaincants pour les véhicules électriques en permettant des temps de charge beaucoup plus rapides ainsi qu'une autonomie de conduite plus longue par rapport au lithium-ion. En effet, les propriétés du graphène permettent une conduction ionique plus rapide et une densité énergétique plus élevée.

Par conséquent, les batteries de graphène pourraient alimenter la prochaine génération de véhicules électriques à longue portée et accélérer l'adoption massive des véhicules électriques. Comme de nombreux gouvernements annoncent également leur intention d'éliminer progressivement les véhicules à moteur à combustion dans les années à venir, le marché des véhicules électriques devrait connaître une croissance exponentielle à l'échelle mondiale.

Ainsi, la croissance de la demande sur le marché des véhicules électriques offre une occasion massive pour les batteries de graphène de jouer un rôle central si les coûts peuvent être réduits.

- Investissements en R-D dans la technologie graphique: Les joueurs comme Samsung, Sony, Quantum Scape a beaucoup investi dans la R-D pour mettre au point des matériaux de graphène avancés et des modèles de piles qui peuvent tirer parti de la haute conductivité et de la densité du graphène.

- Partenariat avec les producteurs de Graphene: Les fabricants de batteries comme QuantumScape s'associent à des producteurs spécialisés de graphène pour garantir un approvisionnement stable en graphiène évolutif de haute qualité. Le partenariat de QuantumScape avec Haydale lui permet de se procurer des matériaux graphiés sur mesure requis pour sa technologie de batterie à l'état solide en cours de développement. Ces partenariats stratégiques réduisent les risques de la chaîne d'approvisionnement pour les acteurs du marché des piles au graphène.

- Acquisition de startups Graphene: En 2015, Samsung a acquis le démarrage américain de la batterie graphène Anthropic pour accélérer son programme interne de R-D et de commercialisation de batterie graphène. Cette acquisition stratégique a permis à Samsung d'accéder à l'IP d'Anthropic, à ses talents et à sa base de connaissances sur le marché des piles au graphène rapide.

- Projets pilotes avec les constructeurs automobiles: En 2021, Daimler s'est associé à SVOLT pour tester des batteries au lithium-ion améliorées par le graphine dans des berlines électriques EQS fabriquées en Chine. Sur la base du succès initial, SVOLT augmentera la production de piles au graphène. De telles collaborations pilotes aident les fabricants de batteries à obtenir des retours précieux et des points d'épreuve avant la production de masse.

Insights, par type : La densité énergétique supérieure stimule la demande de piles au lithium-ion graphiène

Le segment des batteries au lithium-ion graphine contribue à hauteur de 60,1% au marché des batteries au graphine en 2024. Ceci est dû à sa densité énergétique inégalée. La structure en treillis de carbone hexagonal ultra-mince et serrée de Graphene lui permet de stocker les ions lithium plus densément que les anodes graphites classiques. Lorsqu'il est incorporé dans des anodes de batteries au lithium-ion, le graphène augmente la capacité de stockage sans augmenter le volume de l'anode. Cela augmente la densité énergétique globale de la batterie de 15 à 20% par rapport aux batteries au lithium-ion classiques.

Une densité d'énergie plus élevée par unité de volume est essentielle pour les applications où l'espace est limité, comme l'électronique grand public et les véhicules électriques. La haute conductivité de Graphene améliore encore les performances de la batterie sur plusieurs cycles de décharge. Cette durée de vie supérieure réduit les coûts de remplacement de la batterie. Pour ces raisons impérieuses, les batteries lithium-ion graphène continueront de dominer le marché des batteries graphène.

Insights, By End Use: Graphene améliore la performance et la sécurité des batteries automobiles

Le segment automobile détient 45,2 % du marché des piles au graphène en 2024. Ceci est dû à la capacité du graphène à résoudre de nombreux défis auxquels font face les batteries de véhicules électriques. Dans les EV, les batteries doivent résister à d'immenses contraintes opérationnelles, dont des centaines de cycles de charge et de grandes plages de température. Graphene excelle dans la stabilisation des anodes de batterie contre ces contraintes à travers sa structure robuste.

En particulier, l'épaisseur unique du graphine lui permet de se comporter comme un « électrolyte à l'état solide » artificiel dans les batteries lithium-ion. Il facilite le transport rapide de lithium-ion tout en agissant comme une barrière efficace pour empêcher la formation de dendrites. Pour les constructeurs automobiles et les clients, l'élimination complète du risque d'incendie de batterie favorise la confiance dans les VE qui vont renforcer la demande du marché. Compte tenu de ces avantages clés, les batteries de graphène sont primordiales pour faire progresser la technologie des piles EV.

• Le GRAPHERGIA Le projet (novembre 2023) vise à innover dans les technologies de récolte d'énergie en utilisant le graphène dans les textiles.
• Le lancement par iPowe Batteries Pvt Ltd de batteries au plomb à base de graphène en Inde répond à la demande croissante de solutions de stockage avancées.
• L'Asie-Pacifique a dominé le marché des piles au graphène en 2023, représentant la plus grande part en raison de l'industrialisation rapide, des progrès technologiques et des principaux acteurs du marché comme la Chine, le Japon et la Corée du Sud.
• On s'attend à ce que l'Europe augmente au CAGR le plus rapidement entre 2024 et 2033, sous la direction de pays comme l'Allemagne, le Royaume-Uni et la France.

Les principaux acteurs du marché des piles au graphène sont Targray Group, XG Sciences, Inc., Vorbeck Materials Corp., Cambridge Nanosystems Ltd., G6 Materials Corp., Graphenano S.L., Graphene NanoChem plc et Graphenea S.A.