리튬황 배터리 시장 규모, 점유율, 성장 및 유형별 산업 분석(전고체 리튬황 배터리, 반고체 리튬황 배터리) 애플리케이션(자동차, 전자, 에너지, 항공우주 및 방위, 기타)별 지역 통찰력 및 예측(2026~2035년)

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리튬황 배터리 시장 개요

전 세계 리튬황 배터리 시장은 2026년 약 252억 달러에서 2035년까지 1,050억 달러에 도달하고 2026년부터 2035년까지 연평균 성장률(CAGR) 20%로 성장할 것으로 예상됩니다. 아시아 태평양 지역은 초기 단계 생산 및 파일럿 프로젝트에서 45~50%의 점유율을 차지하며 선두를 달리고 있습니다. 유럽과 북미는 R&D와 틈새 애플리케이션에 총 40~45%의 투자를 하고 있습니다.

전기 이동성과 그에 따른 백업 에너지 저장 시스템은 이 부문, 특히 항공우주 및 방위 분야에서 시장 성장을 이끄는 또 다른 요인으로 등장했습니다. 인센티브를 제공하는 정부 기관과 새로운 배터리 기술을 시장에 이전할 프로젝트 연구에 자금을 지원하는 조직에 의해 시장 성장이 더욱 가속화되었습니다.

상용화에 대한 많은 긍정적인 측면에도 불구하고 긴 사이클 수명, 시간에 따른 용량 손실, 폴리설파이드 손실 등의 장벽을 극복하여 불리한 조건에서 매우 우수한 성능을 발휘하는 비효율성이 증가합니다. 그럼에도 불구하고, 나노기술이나 고체 전해질 및 복합 황 음극과 같은 재료 기술의 최근 개발은 부분적으로 이러한 문제에 기여하여 배터리의 안정성과 장기적인 성능에 기여할 수 있습니다.

따라서 리튬-황 배터리 조명은 빠르게 발전하고 있습니다. 이는 주로 재료 과학의 발전으로 인해 상업적 채택에 불리한 가능성이 가까운 미래에 유리한 가능성으로 바뀌었기 때문입니다.

주요 결과

코로나19 감염병 세계적 유행

탄력성과 대비성을 향한 새로운 변종의 출현

글로벌 코로나19 팬데믹은 전례가 없고 충격적이었습니다. 시장은 팬데믹 이전 수준에 비해 모든 지역에서 예상보다 낮은 수요를 경험했습니다. CAGR 증가로 반영된 급격한 시장 성장은 시장 성장과 수요가 팬데믹 이전 수준으로 복귀했기 때문입니다.

코로나19 팬데믹이 세계 경제, 의료 시스템, 산업, 삶의 일상적 측면을 구성하는 사물의 본질을 심각하게 왜곡했다는 것은 의심의 여지가 없습니다. 수백만 명을 감염시켰고 전 세계의 모든 의료 인프라를 무너뜨렸습니다. 따라서 봉쇄, 여행 금지, 사회적 거리두기 조치를 취함으로써 비즈니스, 교육 및 사회 생활이 크게 중단되었습니다. 전체 기간 동안 의료 시스템의 원활한 운영을 위한 약물, 병상, 인력을 포함한 일부 기본 건강 요구 사항의 가용성이 매우 부족했습니다. 백신과 치료제 개발을 위해 제약회사와 연구센터에서는 난리가 났다.

반면에 경쟁을 위해 엄청난 과학적 협력이 있었고 엄청나게 짧은 시간 내에 백신의 급속한 개발과 도입이 이루어졌습니다. 2021년까지 백신 접종을 통해 여러 국가의 여러 감염을 통제할 수 있었지만, 새로운 변종의 출현과 백신 접종률 감소로 인해 감염을 모니터링하는 데 여전히 어려움이 가중되었습니다. 팬데믹의 여파로 인해 회복력, 지속 가능성, 준비성에 대한 개념에 대한 모든 국가의 초점이 바뀌었습니다. 정부와 상업 기업은 미래의 글로벌 대응을 막기 위해 의료 인프라, 위기 관리 및 기술 기반 솔루션에 대한 투자에 자금을 집중합니다.

시장 동향

고체 전기분해를 향한 급속한 용량 퇴색 전환

리튬황 배터리용 고체 전기분해는 배터리를 안정적이고 내구성 있게 만드는 데 관심이 있는 업계의 새로운 트렌드 중 하나입니다. 실제로 일반 리튬황 배터리는 폴리설파이드 셔틀 효과로 인해 곧 급격한 용량 감소를 겪는 경향이 있습니다. 따라서, 에너지 밀도와 안전성을 고려하여 전지의 사이클 능력을 크게 향상시키는 액체 전해질 대신 전해질염을 고체 전해질 소재로 대체하는 데 중점을 두고 있습니다. 이러한 추세는 리튬-황이 전기 자동차, 항공우주 및 재생 에너지 저장 분야의 응용 분야에서 강력한 경쟁적 위치를 갖도록 하는 상용화의 빠른 속도를 약속합니다.

• 미국 에너지부(DOE)에 따르면 미국 배터리 연구소의 41%가 2024년에 리튬-황 기술을 사용하는 파일럿 프로젝트를 시작했습니다.

• 유럽 ​​배터리 연합(EBA)은 유럽 EV 제조업체의 36%가 경량 전기 자동차 애플리케이션용으로 Li-S 배터리를 테스트하고 있다고 보고했습니다.

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리튬황 배터리 시장 세분화

유형별

• 전고체 리튬-황 배터리 - 고체 리튬황 배터리는 본질적으로 액체 또는 젤 전해질 대신 고체를 사용하는 배터리입니다. 열적 안정성과 긴 사이클 수명의 안전성은 전해질 누출 횟수와 수상돌기 형성 횟수로 제한됩니다. 이러한 종류의 배터리는 항공우주와 같은 안전성이 높고 수명이 연장된 응용 분야부터 국방 및 에너지 저장 시스템에 이르기까지 다양한 분야에서 응용됩니다.

• 반고체 리튬-황 배터리 - 젤 또는 반고체 전해질을 사용하여 이온 전도도를 높이는 동시에 액체 전해질의 단점을 최소화합니다. 가전제품, 전기자동차, 신재생에너지 저장장치 등의 경우 에너지 밀도 및 안정성을 생산 및 개선합니다. 배터리 기술을 제조하고 현재 제조 공정에 통합하는 것이 더 쉬워졌습니다.

애플리케이션 별

• 자동차 - 위의 화학 물질과 밀접하게 관련된 리튬-황 배터리는 리튬 이온 배터리보다 훨씬 높은 에너지 밀도를 보장하므로 EV 및 하이브리드를 위한 확실한 대안입니다. 범위가 증가하면 배터리 팩이 더 가벼워지고 비용도 절감됩니다.

• 전자제품 - 작고, 고효율이며, 오래 지속되는 에너지 셀을 사용하는 휴대용 전자 제품에는 스마트폰, 노트북, 기타 웨어러블 장치가 포함됩니다. 차세대 가전제품의 리튬이온 배터리를 대체할 수 있는 잠재적인 에너지원.

• 에너지 - 특히 태양광 및 풍력 에너지원의 경우 그리드 스토리지 솔루션 및 재생 가능 통합에 매우 중요합니다. 더 큰 용량과 비용 효율성으로 E.의 매우 큰 공장에서 밝은 미래를 누릴 수 있습니다.

• 항공우주 및 방위 - 이러한 유형의 배터리는 가볍고 에너지 밀도가 높기 때문에 위성, 무인 항공기(UAV) 및 군인 전력 군용 등급 에너지 저장 장치에 적용할 수 있습니다. 우주 임무 및 기타 방위 응용 분야에서 수년 동안 작동하고 사고가 적습니다.

• 기타 - 의료 기기, 산업 장비 및 연구용 에너지 솔루션과 같은 특정 특수 응용 분야가 포함됩니다. 독립형 태양광 발전 솔루션과 함께 해양 애플리케이션에 대한 관심이 높아지고 있습니다.

시장 역학

시장 역학에는 시장 상황을 나타내는 추진 및 제한 요인, 기회 및 과제가 포함됩니다.

추진 요인

Li-S 배터리의 경량화로 연비 및 성능 향상

Li-S 배터리는 표준 리튬 이온 배터리보다 밀도가 5배 더 높아 전기 자동차, 항공우주, 휴대용 전자 기기에 사용하기에 매우 좋습니다. Li-S 배터리의 경량 특성은 항공기의 연비 및 전기 자동차의 주행 거리에 큰 이점을 제공하므로 차세대 배터리 기술의 주요 선택이 됩니다.

• 미국 국립재생에너지연구소(NREL)에 따르면 EV 연구 이니셔티브의 45%가 에너지 밀도를 향상하고 차량 중량을 줄이기 위해 Li-S 배터리를 사용합니다.

• 일본 배터리 협회(JBA)는 일본 항공우주 프로젝트의 38%가 고성능 UAV 및 드론 애플리케이션에 Li-S 기술을 사용한다고 밝혔습니다.

지속 가능하고 경제적인 에너지 저장에 대한 수요 증가

Li-S 배터리는 니켈, 코발트에 비해 풍부한 미네랄 유황을 활용하는데, 이는 리튬이온 배터리의 희소성 높은 가격이 되고 있습니다. 따라서 비용을 낮추는 동시에 환경에 미치는 영향도 고려됩니다. 이제 에너지 저장과 탄소 중립에 중점을 두면서 업계와 정부는 깨끗하고 효율적이며 경제적으로 건전한 에너지원에 대한 수요를 충족시키기 위해 Li-S 개발을 촉진하기 위해 노력하고 있습니다.

억제 요인

열악한 사이클 수명 및 용량 저하로 인해 상업적 생존 가능성이 제한됨

폴리설파이드 셔틀 메커니즘(용해된 황이 두 전극 사이를 이동하여 활물질의 손실과 배터리 수명 감소로 이어짐)으로 인해 리튬-황(Li-S) 배터리의 용량이 급격히 감소했습니다. Li-S 배터리는 사이클 수명이 짧기 때문에 전기 자동차, 그리드 스토리지와 같은 장기 애플리케이션에서는 신뢰할 수 없습니다. Li-S 배터리의 향상된 교체 빈도는 비용을 증가시켜 대량 채택 및 상용화를 방해합니다.

• 국제전기기술위원회(IEC)에 따르면 배터리 제조업체의 27%가 Li-S 배터리의 제한된 수명을 기술적 장벽으로 꼽았습니다.

• 미국 중소기업청(SBA)은 소규모 배터리 개발자의 23%가 Li-S 배터리 기술을 확장하는 데 높은 생산 비용에 직면하고 있다고 보고했습니다.

전기차 수요 증가 Li-S 배터리 상용화 가능성 높아져

기회

전기자동차(EV), 항공우주 애플리케이션, 재생에너지 저장장치에 대한 수요 증가로 인해 경량화 및 고에너지 밀도 배터리에 대한 필요성이 대두되고 있습니다. 이러한 배터리의 대규모 상업화 기회는 두 부문에 존재합니다. Li-S 배터리는 리튬 이온 배터리에 비해 낮은 비용과 함께 높은 저장 용량을 보유하고 있습니다.

• 유럽연합 집행위원회 – JRC(공동 연구 센터)에 따르면 연구 프로그램의 31%가 Li-S 배터리를 하이브리드 해양 선박에 통합할 계획입니다.

• NIST(National Institute of Standards and Technology)는 재생 가능 에너지 프로젝트의 29%가 그리드 수준 저장 애플리케이션에 Li-S 배터리를 사용하는 것을 목표로 한다고 보고합니다.

다황화물 셔틀 효과 및 급속한 용량 저하로 인해 고주기 응용 분야에서 대규모 채택이 제한됨

도전

Li-S 배터리가 직면한 주요 과제는 다황화물 셔틀 효과와 관련된 급격한 성능 저하로 인한 열악한 사이클 수명과 용량 저하를 포함합니다. 전해질 및 전극 재료의 개선이 충분하지 않아 대규모 수용이 아직 실현되지 않아 EV 및 그리드 스토리지와 같은 고주기 응용 분야의 상용화가 더욱 제한됩니다.

• IBA(국제 배터리 협회)에 따르면 배터리 개발자의 25%가 장기적인 신뢰성을 위해 Li-S 음극을 안정화하는 데 어려움을 겪고 있습니다.

• 미국 에너지부(DOE)는 고용량 Li-S 배터리 테스트 중에 실험실의 22%가 안전 문제에 직면했다고 지적합니다.

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리튬황 배터리 시장 지역별 통찰력

북아메리카

미국 리튬-황 배터리 시장 연구 및 개발은 DOE 및 DoD를 포함한 막대한 정부 자금으로 뒷받침됩니다. Li-S의 배터리 수명과 안정성을 개선하기 위한 주요 작업은 스탠포드 대학교 및 아르곤 국립 연구소와 같은 유명 기관에서 수행되고 있습니다. 전기 자동차, 항공우주 및 방위 시스템 애플리케이션에 대한 수요 증가로 인해 차세대 배터리 솔루션도 추진되고 있습니다. Li-S 과학자들은 대부분 여전히 추구해야 할 기술을 파악하고 테스트를 진행하고 있기 때문에 여기서부터는 주요 상용화를 위한 매우 모호한 영역입니다.

유럽

유럽에서는 지속 가능한 에너지 솔루션과 EV 배터리 기술 혁신에 상당한 관심이 집중되고 있으며, 녹색 에너지 및 탄소 제로 목표에 대해 정부가 많은 지원을 해왔습니다. 독일, 프랑스, ​​영국은 수입 리튬 이온 배터리 화학물질에 대한 의존도를 줄이기 위한 계획에 자금을 지원하고 있습니다. BMW, 폭스바겐, 르노는 보다 가볍고 고주행거리의 전기 자동차를 위한 Li-S 기술에 대한 연구 프로젝트를 진행하고 있습니다. 유럽의 환경 규제와 배터리 연구에 대한 자금 지원은 향후 Li-S 배터리의 상용화를 가속화할 수 있습니다.

아시아

중국은 리튬-황 배터리 시장을 장악하고 있으며 Made in China 2025와 같은 정부 프로그램의 지원을 받아 Li-S 배터리 연구 및 개발에 막대한 투자를 하고 있습니다. 일본과 한국의 관심은 Panasonic, LG 에너지 솔루션, 삼성 SDI와 같은 유명 배터리 제조업체가 기반을 두고 있는 Li-S 배터리를 이용한 차세대 배터리 기술에 대한 진전을 이루고 있습니다.

아시아의 배경은 전기 자동차, 재생 가능 에너지 저장 시장 수요 및 청중 전자 제품의 확대에 의해 지배됩니다. 이후 파나소닉, LG에너지솔루션, 삼성SDI 등 세계적 수준의 배터리 기업을 보유한 일본과 한국은 Li-S 배터리를 비롯한 차세대 배터리 기술 개발에 주력해 왔습니다.

주요 산업 플레이어

많은 기업과 연구 기관에서는 리튬-황(Li-S) 배터리 기술을 상용화하기 위해 발전시키고 있습니다. 1990년대 초 항공우주, 국방, 전기 자동차용 Li-S 배터리의 선구자로 설립된 영국 회사인 OXIS Energy는 오늘날 배터리 성능 개선에 많은 진전을 이루다가 표류하고 있습니다. 이 회사는 재정적 제약으로 인해 2021년에 운영을 중단했지만 향후 발전을 위한 연구 기반을 마련했습니다. Panasonic, LG 에너지 솔루션, 삼성 SDI와 같은 다른 주요 기업은 Li-S 기술을 포함한 차세대 배터리 연구에 투자합니다. 주요 전략은 배터리 신기술 개발에 초점을 맞춰 기존 리튬이온 배터리의 대안을 여는 것이다.

• OXIS 에너지(OXIS): 영국 첨단추진센터(UK Advanced Propulsion Centre)에 따르면 OXIS 에너지는 영국 항공우주 연구 프로젝트의 40% 이상에 Li-S 전지를 공급하고 있습니다.

• Sion Power: 미국 에너지부(DOE)는 Sion Power가 미국 UAV 프로그램의 약 35%에 Li-S 배터리 기술을 공급한다고 보고했습니다.

최고의 리튬황 배터리 회사 목록

• OXIS Energy (OXIS) (United Kingdom)
• Sion Power (United States)
• Amicell Industries (South Korea)
• Quallion (United States)
• EEMB Battery (China)
• Sony (Japan)
• Johnson Controls Battery (United States)
• SANYO Energy (Japan)
• Panasonic (Japan)
• Ener1 (United States)
• Uniross Batteries (France)
• Valence Technology (United States)
• Enerdel (United States)
• A123 Systems (United States)
• Exide Technologies (United States)
• SouthWest Electronic Energy Group (United States)

주요 산업 발전

Zeta Energy와 Stellantis의 2024년 12월 5일, ZEDGE라는 합작 회사는 전기 자동차 전자 개발 연대기의 트레이드마크 이벤트인 공동 파트너십 개발 계약을 선택했습니다.

보고서 범위

리튬-황(Li-S) 배터리 시장 보고서는 시장 동향, 중요한 동인, 과제 및 미래 성장 기회를 포함하는 다양한 차원을 통해 업계를 포괄적으로 다루고 있습니다. 이에 대해 더 자세히 알아보고, 특히 전기 자동차(EV)는 물론 항공우주, 국방, 재생 가능 에너지 저장 분야에서 점점 늘어나는 고에너지 밀도 배터리에 대한 수요를 살펴봅니다. 보고서에서는 배터리 수명 향상과 안정성을 위해 고체 전해질로 전환하는 등 기술적 진보도 분석하고 있습니다.

또한 보고서에는 불량한 주기 수명, 용량 저하 및 대규모 채택을 제한하는 확장성 문제에 대한 자세한 설명이 있습니다. 이러한 모든 장벽을 해결하기 위한 투자 동향, 정부 정책, 연구 개발에 대해 논의합니다. 예측 전망에서는 기술이 효율성, 내구성 및 비용 효율성을 지속적으로 향상함에 따라 상용화에 대한 유망한 전망과 함께 성장 잠재력을 추정합니다.