Estima-se que o mercado de baterias grafenas seja avaliado em USD 196.22 Bn em 2024 e é esperado alcançar USD 889.5 Bn por 2031. É projetado crescer em uma taxa de crescimento anual composta (CAGR) de 24,1% de 2024 a 2031. O mercado de baterias de grafeno está definido para mostrar um crescimento substancial devido às propriedades excepcionais do grafeno que lhe permitem melhorar significativamente o desempenho da bateria.

Driver de Mercado - Propriedades Superiores de Criação de Grafeno Demanda de Alto Desempenho Armazenamento de energia

As excelentes propriedades do grafeno fazem dele um material ideal para desenvolver baterias de próxima geração com alta capacidade de armazenamento e capacidade de carregamento e descarga rápida. Graphene tem condutividade elétrica e térmica incrivelmente alta combinada com resistência mecânica excepcional e flexibilidade. Ele também encontra aplicações em veículos elétricos onde a gama estendida é crucial e soluções de carregamento rápido são primordial.

Robótica, automação, impressão 3D e outra fabricação avançada dependem de backups de bateria compactos mas poderosos. Graphene com seus atributos de poder pendentes cumpre esta necessidade. Da mesma forma, equipamentos médicos portáteis e dispositivos exigem baterias de longa duração confiáveis que o grafeno está perfeitamente posicionado para entregar. A tecnologia wearable é outro mercado de fronteira onde fontes de energia leves como baterias de grafeno podem impulsionar inovações futuras.

Isso vai empurrar os jogadores do mercado de baterias de grafeno para apoiar o desenvolvimento de dispositivos revolucionários capacitados pelas fontes de energia do próximo geração. A demanda generalizada de armazenamento de energia de alto desempenho estimulada pelos atributos superiores do grafeno assim, impulsionará o crescimento do mercado de baterias grafenas.

Driver de mercado - Veículos elétricos que conduzem a necessidade de soluções eficientes da bateria

A indústria automotiva está em meio a uma mudança de paradigma para eletrificação com os principais fabricantes de automóveis globalmente lançando veículos elétricos a uma taxa sem precedentes. Ambos os veículos elétricos híbridos alimentados por bateria e plug-in estão ganhando aceitação generalizada. Um fator de sucesso crítico para a adoção em massa de EVs, no entanto, permanece o desenvolvimento de maior capacidade e baterias de carregamento mais rápidas.

Para carros elétricos para realmente substituir modelos de gasolina, as baterias precisam capacitar maior distância de condução entre cargas e re-combustível caminho mais rapidamente. Este é o lugar onde o potencial do grafeno entra em jogo; suas propriedades extraordinárias permitem baterias com maior densidade de energia e energia em comparação com baterias de grafite.

Os fabricantes de automóveis estão cada vez mais colaborando com os desenvolvedores de bateria de grafeno para projetar soluções de ponta. Estas baterias avançadas irão aliviar a ansiedade do consumidor sobre a gama e usabilidade. A proliferação de baterias de grafeno de alto desempenho é inegavelmente crítica para alcançar os objetivos ambiciosos de eletrificação do setor.

Desafio de Mercado - Alta Produção Custos Comparados às Baterias de Lítio Convencionais

Um dos principais desafios enfrentados atualmente pelo mercado de baterias de grafeno é seus custos de produção significativamente maiores em comparação com as baterias de íons de lítio convencionais. Produzir grafeno em grandes volumes e incorporá-lo em materiais de bateria e células é um processo altamente complexo que requer equipamentos e instalações especializados.

Além disso, o processo de montagem de componentes de grafeno em ânodos de bateria e cathodes com as estruturas e dispersões necessárias nano-escala também adiciona a despesas.

Todos estes fatores tornam as baterias de grafeno muito mais caras para fabricar em uma escala comercial no momento. Para adoção generalizada, especialmente em mercados de consumo em massa como smartphones e veículos elétricos, os custos precisam diminuir significativamente. Isso pode ser feito através de otimizações de fabricação, economias de escala e avanços tecnológicos que permitem processos de produção mais simples e de baixo custo.

Até que os custos se aproximem da paridade com o íon de lítio, o crescimento do mercado das baterias de grafeno pode permanecer limitado a aplicações de alto desempenho.

Oportunidade de mercado - Expansão no Mercado de Veículos Elétricos

Uma grande oportunidade para o mercado de baterias de grafeno está na indústria de veículos elétricos em rápida expansão. À medida que mais fabricantes de automóveis investem fortemente na produção de veículos elétricos para a transição para soluções de mobilidade mais verde, a necessidade de tecnologias de bateria de maior desempenho está crescendo. As baterias Graphene oferecem vantagens convincentes para veículos elétricos, permitindo tempos de carregamento muito mais rápidos, bem como uma faixa de condução mais longa por carga em comparação com o íon de lítio. Isso ocorre porque as propriedades do grafeno permitem uma condução de íons mais rápida e uma maior densidade de energia.

Como resultado, as baterias de grafeno podem alimentar a próxima geração de veículos elétricos de longo alcance e acelerar a adoção em massa de EVs. Com muitos governos também anunciando planos para eliminar veículos de motor de combustão nos próximos anos, o mercado de veículos elétricos é projetado para experimentar o crescimento exponencial mundial.

Assim, a crescente demanda do mercado EV apresenta uma enorme oportunidade para as baterias de grafeno desempenharem um papel fundamental se os custos puderem ser reduzidos.

- R&D Investimentos em Tecnologia Graphene: Jogadores como Samsung, Sony, Quantum Scape investiu fortemente em R&D para desenvolver materiais de grafeno avançados e projetos de células de bateria que podem alavancar a alta condutividade e densidade do grafeno.

- Parceria com os Produtores Graphene: Os fabricantes de baterias como QuantumScape têm parceria com produtores especializados de grafeno para garantir um fornecimento estável de grafeno escalável de alta qualidade. A parceria da QuantumScape com Haydale permite-lhe fornecer materiais de grafeno personalizados necessários para a sua tecnologia de bateria de estado sólido em desenvolvimento. Tais parcerias estratégicas reduzem os riscos de cadeia de suprimentos para jogadores de mercado de baterias grafenas.

- Acquiring Graphene Startups: Em 2015, a Samsung adquiriu a startup de bateria de grafeno baseada nos EUA Anthropic para acelerar seu programa de comercialização e R&D de bateria de grafeno interno. Esta aquisição estratégica deu à Samsung acesso à base de IP, talento e conhecimento da Anthropic no mercado de baterias grafenas rápidas.

- Projetos Pilotos com Automakers: Em 2021, Daimler fez parceria com SVOLT para testar baterias de íons de lítio aprimoradas por grafeno nos sedans elétricos EQS fabricados na China. Com base no sucesso inicial, o SVOLT vai aumentar a produção de bateria de grafeno. Tais colaborações piloto ajudam os fabricantes de baterias a obter feedback valioso e pontos de prova antes da produção em massa.

Insights, por tipo: a densidade de energia superior impulsiona a demanda por baterias de grafeno de lítio-íon

O segmento de bateria de grafeno de iões de lítio contribui com 60,1% de participação no mercado de baterias de grafeno em 2024. Isto é devido à sua densidade de energia inigualável. A estrutura de treliça hexagonal de carbono ultra finamente embalado do Graphene permite armazenar íons de lítio mais densamente do que os ânodos de grafite convencionais. Quando incorporado em ânodos de bateria de íon de lítio, o grafeno aumenta a capacidade de armazenamento sem aumentar o volume de ânodo. Isso aumenta a densidade total da energia da bateria em 15-20% em comparação com as baterias convencionais de íon de lítio.

Maior densidade de energia por volume unitário é fundamental para aplicações onde o espaço é limitado, como eletrônicos de consumo e veículos elétricos. A alta condutividade do Graphene melhora ainda mais o desempenho da bateria em vários ciclos de descarga de carga. Esta vida de ciclo superior reduz os custos gerais de substituição da bateria. Por estas razões convincentes, baterias de grafeno de iões de lítio continuarão dominando o mercado de baterias de grafeno.

Insights, By End Use: Graphene melhora o desempenho e segurança da bateria automotivo

O segmento automotivo possui 45,2% de participação do mercado de baterias grafenas em 2024. Isto é devido à capacidade do grafeno para resolver muitos desafios convencionalmente enfrentando baterias de veículos elétricos. Em EVs, as baterias devem suportar enormes tensões operacionais, incluindo centenas de ciclos de carregamento e amplas faixas de temperatura. Graphene se destaca na estabilização de ânodos de bateria contra tais tensões através de sua estrutura robusta.

Notavelmente, a espessura de átomo único de grafeno permite que ele se comporte como um "eletrólito de estado sólido" artificial dentro de baterias de íon de lítio. Ele facilita o transporte de iões de lítio rápido, enquanto também atua como uma barreira eficaz para evitar a formação de dendrite. Para fabricantes de automóveis e clientes, a eliminação completa do risco de incêndio da bateria promove a confiança em EVs que reforçará a demanda do mercado. Dadas essas principais vantagens, as baterias de grafeno são fundamentais para avançar a tecnologia da bateria EV.

• A GRAPHERGIA Projeto (novembro de 2023) visa inovar em tecnologias de colheita de energia usando grafeno em têxteis.
• O lançamento da iPowe Battery Pvt Ltd de baterias de chumbo baseadas em grafeno na Índia aborda a crescente demanda por soluções avançadas de armazenamento.
• A Ásia Pacific dominou o mercado de baterias de grafeno em 2023, representando a maior parte devido à rápida industrialização, avanços tecnológicos e principais players de mercado como China, Japão e Coreia do Sul.
• Espera-se que a Europa cresça no CAGR mais rápido entre 2024 e 2033, liderado por países como Alemanha, Reino Unido e França.

Os principais jogadores que operam no mercado de baterias de grafeno incluem Targray Group, XG Sciences, Inc., Vorbeck Materials Corp., Cambridge Nanosystems Ltd., G6 Materials Corp., Graphenano S.L., Graphene NanoChem plc e Graphenea S.A.