米国シリコン負極市場規模、シェア及び成長分析：容量別（3000 mAh/g以下および3000 mAh/g超）、最終用途産業別（自動車、民生用電子機器、エネルギー・電力、産業用、その他）、および予測（2023-2030年）

米国のシリコン負極市場規模は2022年に4,605万米ドルに達し、予測期間中に年平均成長率（CAGR）42.1％で拡大すると見込まれています。

シリコン負極は高出力密度と長寿命バッテリーを実現し、低コストのメンテナンスを必要とします。シリコンリチウム電池の電気化学的性能向上に寄与します。

米国におけるシリコン負極の採用拡大は、電子機器および自動車セクターからの需要増加によるものである。高品質で耐久性のある製品への需要拡大が、同国における市場成長を促進すると予想される。自動車産業が市場の主要な推進力となる見込みである。可処分所得の増加や同国の発達した自動車セクターといった要因が、製品需要を効果的に牽引している。

COVID-19パンデミック期間中、電子機器、自動車、産業機械、消費財分野における長期ロックダウンにより、全ての国で一時的な生産停止が発生した。これにより、複数の産業からのシリコン負極材需要が急激に減少した。米国では、短期的需要を満たせる工場を有する一部のOEMのみがサプライヤーからの原材料供給を継続できたが、他は操業を停止した。COVID-19による需要難の影響で、同国の電池製造業界は2020年に25GWhから30GWhの生産能力不足に直面した。

最新動向

持続可能技術の普及が市場成長を促進

シリコン負極は高い安定性、耐久性、効率性を有するため、持続可能な技術への関心の高まりが製品需要を牽引すると予想される。シリコン系負極材料の使用は、エネルギー貯蔵システムの効率性を高めることで、炭素排出量の削減と持続可能な技術の促進に寄与する。

さらに、最新の市場動向分析からは、炭素排出削減と持続可能な技術の推進への関心が高まっており、クリーンで再生可能エネルギー源への需要が増加していることが示されています。これは今後数年間でエネルギー貯蔵ソリューションの需要を牽引すると予想されます。したがって、持続可能な技術への需要拡大が予測期間中の米国市場を牽引するでしょう。

推進要因

電気自動車（EV）需要の拡大が市場成長に寄与する可能性

持続可能な技術への需要拡大と電気自動車（EV）の需要増加が、米国シリコン負極市場の成長を牽引している。民生用電子機器、グリッドストレージ、電気自動車など、多くの用途向けの高性能で安全かつ長寿命なバッテリーへの需要の高まりが、米国における製品消費を牽引し続けています。

さらに、シリコン負極は耐久性と高い安定性で知られており、リチウムイオン電池におけるグラファイトの適切な代替品となっています。その高い効率性はバッテリー寿命の延長にも寄与し、EVにおいて望ましい特性です。グラファイト負極と比較して寿命が長くエネルギー密度も高いため、次世代リチウムイオン電池開発の有望な候補となっています。

自動車分野の成長に伴いリチウム電池の生産量が増加し、価格低下と革新的でコスト効率の高い製造手法の開発が進んでいます。したがって、EVの普及拡大はリチウムイオンシリコン電池の需要を押し上げ、ひいてはシリコン負極の消費量増加につながると予測されます。

抑制要因

需要を満たすためのシリコン負極の使用制限が市場成長を阻害する可能性

シリコンは地球上に豊富に存在し、シリコン系材料の大規模生産は長距離輸送においても十分に実現可能です。しかし、シリコン系材料をリチウムイオン電池の負極として産業用途に導入することは困難である。シリコン材料を負極として産業応用する過程では、いくつかの課題を克服しなければならない。

現象論的には、大きな体積変化がいくつかの結果をもたらします。典型的には、シリコン負極の破断や亀裂、破断面における固体電解質界面層（SEI）の再生と破壊、そして電子伝導性の劣化です。これらの要因とそれらが電気化学的特性に及ぼす影響は、現在では化学機械的効果として広く知られており、これは電池システムの急速な容量低下に直接寄与し、市場成長を制限しています。

米国シリコン負極市場 セグメンテーション分析

容量別分析

容量に基づき、市場は<=3000 mAh/gと>3000 mAh/gに区分される。

3000 mAh/g超セグメントが米国シリコン負極市場の大部分を占める。3000 mAh/g超容量のシリコン負極は、グラファイトベース負極と比較して、グラム当たりの容量（mAh/g）が最大10倍、体積当たりの容量（mAh/cc）が最大3倍高い。シリコンは、従来の黒鉛負極と比較して最高の理論容量（4200 mAh/g）を有するため、最も魅力的な高容量負極材料の一つとなっている。しかし、シリコンの高い比容量のため、リチウムとの合金化は体積の大きな変化（300％以上）を引き起こす。この極端な体積変化は電極の深刻な破断や崩壊を引き起こし、容量の大幅な損失を招く可能性がある。

最終用途産業別分析

最終用途産業に基づき、市場は自動車、民生用電子機器、エネルギー・電力、産業用、その他に分類される。 

自動車セグメントは米国市場で最大のシェアを占め、予測期間中に成長が見込まれています。急成長する自動車産業が製品消費を大幅に押し上げています。

予測期間中、民生用電子機器セグメントは著しい市場成長を記録しました。都市部人口の増加、可処分所得の上昇、堅調なサプライチェーンが家電製品の需要を押し上げています。さらに、COVID-19を契機としたデジタル化の進展が製品需要を牽引する主要因となる見込みです。

主要業界プレイヤー

競争環境において、米国市場では既存企業と新興企業の両方が存在している。主要プレイヤーには、Amprius Technologies、Enevate Corporation、Sila Nanotechnologies Inc.、Alkegen、NanoGraf Corporationなどが含まれる。業界プレイヤーは主に製品の価格と応用特性に基づいて競争している。各社は製品革新、ソーシャルマーケティング、買収、協業を重視している。

米国シリコン負極市場における主要企業一覧：

• Amprius Technologies (米国)
• Enevate Corporation (米国)
• Sila Nanotechnologies Inc. (米国)
• Alkegen (米国)
• NanoGraf Corporation (米国)
• ADVANO (米国)
• APPLIED MINERALS INC. (米国)
• カリフォルニア・リチウム・バッテリー (米国)
• エノヴィックス・コーポレーション (米国)
• EoCell, Inc (米国)

業界の主な動向:

• 2023年3月- Amprius Technologies, Inc.は、コロラド州ブライトンに775,000平方フィートの敷地で5ギガワット時規模の施設建設に関する意向書に署名したと発表しました。このプロジェクトは段階的に開発され、2025年に稼働開始予定です。本施設は、高性能シリコン負極リチウムイオン電池の需要拡大に対応するAmpriusの強力な製品需要を満たすことを目的としている。
• 2023年1月 – Enovix Corporationは、米国陸軍プログラムにおいてInventus Powerからプロジェクトを受注した。この開発により、米国陸軍の中央発電施設向けに、快適なウェアラブルバッテリーとしてカスタムセルが提供される。
• 2022年12月- NanoGrafは米国政府との契約を獲得し、リチウムイオン電池の主要構成要素であるシリコン負極の大規模製造施設を米国国内の17,000平方フィート（約1,580平方メートル）の施設に建設中。2023年第2四半期までの完成を予定。
• 2022年11月- ナノグラフはエネルギー密度4.0Ahを達成するリチウムイオン18650電池で業界の新基準を確立。この画期的な成果により、民生用電子機器、電気自動車、医療機器、軍事用途など、様々なアプリケーションにおける稼働時間を大幅に改善します。
• 2020年4月- アプライド・ミネラルズ社（商号：AMIRON）は、リチウムイオン電池用途向けのハロイサイト粘土由来シリコン負極材料の商業化に向け、ドラゴン鉱山における追加リソース投入を発表しました。

レポートのカバー範囲

米国シリコン負極市場調査レポートは、主要企業、用途、製品などの重要要素を徹底的に分析しています。また、市場動向を提供し、重要な業界の進展を強調しています。本調査では、近年の市場成長に寄与した様々な変数と上記の要因を分析。業界の最新市場動向、機会、歴史的データ、国別収益成長予測を検証しています。

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レポート範囲とセグメンテーション