シリコン電池の市場規模は、2023年の5,500万米ドルから2028年には4億1,400万米ドルに成長し、年平均成長率は49.5%と予測されています。
シリコン電池は、負極にシリコン材料を使用する次世代リチウムイオン電池で、電池セルに蓄えられるエネルギー量を増やすのに役立ちます。シリコン負極はエネルギー貯蔵容量が高く、電池寿命が長い。シリコン電池産業の主な推進要因としては、他の電池化学と比較してシリコン電池のエネルギー密度が高いこと、リチウムイオン電池を改良するためのメーカーによる研究開発イニシアチブの数が増加していることなどが挙げられます。また、電気自動車（EV）の実用化に向けた政府の取り組みも、シリコン電池市場の成長を後押ししています。家電産業の成長も、容量を増やした小型電池の需要を促進しています。
市場動向
DRIVERS: 民生用電子機器における高容量・軽量電池の需要増加
北米や欧州の先進国からの持続的な需要と、中国、インド、韓国などのアジア市場の拡大が家電需要を牽引。スマートフォン、ラップトップ、タブレット、ウェアラブルは、家電市場全体を加速させている主要製品の一部です。現在、すべてのコンシューマー・エレクトロニクス製品は、主電源としてリチウムイオン電池を使用しています。しかし、スマートガジェットへの依存度が高まるにつれ、消費者はデバイスに長時間電力を供給する効率的な電池を求めています。また、電子機器メーカーは安全性の向上にも注力しています。そのため、消費者の要求の高まりがシリコン電池市場の成長に大きなチャンスをもたらしています。家電用電池にシリコンアノードを採用することで、メーカーは容量を犠牲にすることなく、コンパクトで軽量な製品を設計することができます。ウェアラブル・エレクトロニクス市場では、機能を改善した様々な新製品が発売されています。
制約： シリコン電池の体積膨張
負極としてのシリコンの最大の問題は、シリコンをリチウム化したときの最大300％の体積膨張です。シリコン負極電池にリチウムが挿入されると、シリコンの体積が大きく変化するため、高い応力が発生します。各充電サイクル中に電池内でシリコンがリチウムと反応すると、シリコンは300％も膨張・収縮し、その結果、電解質材料が分解した不安定な固体電解質界面（SEI）層が形成されます。SEI層は多孔質化し、セル抵抗を増加させ、セル効率を低下させます。その結果、短絡につながり、最終的には電池の故障につながります。シリコンの膨張は、特に最初の充電サイクルにおいて、バッテリーに恒久的な構造的損傷を与える可能性があります。これらの欠点により、シリコン負極電池の採用は制限されています。
可能性 エネルギー貯蔵用途における高性能電池の必要性
電力網貯蔵アプリケーションにおけるより優れた高度な電池技術のニーズは、政府の支援政策と、再生可能エネルギー源から再生可能エネルギー源へのユーティリティ・プロバイダーの移行によってもたらされています。産業界や公益事業者は、需給バランスを維持するために、高度なリチウムイオン電池をベースとした電力系統用蓄電インフラをますます利用するようになっています。電力網貯蔵技術は、再生可能エネルギー源が豊富なときにエネルギー供給会社が送電網から余分な電力を引き出し、需要が急増した場合や再生可能エネルギー源がない場合に送電網に電力を供給するのに役立ちます。リチウムイオンバッテリーの価格が下がり続けていることも、系統連系蓄電システムの用途拡大に寄与しています。
課題 体積変動時のSi粒子の粉砕によるサイクル寿命の低下
シリコン材料のサイクル寿命が悪いのは、体積変動（300％以上）の際にSi粒子が粉砕され、シリコン電極にクラックや接着の問題が発生するためです。これにより電気的接触が失われ、寿命サイクルが短くなります。バッテリーが放電すると、シリコンは以前のサイズまで収縮し、電極から電気的に切り離されます。次の充電サイクルでシリコンが膨張すると、表面に亀裂が入る可能性があります。これにより、電池寿命がさらに短くなり、負極に永久的な損傷を与える可能性があります。さらに、シリコン粒子が切断されると、リチウムイオンを吸収しにくくなるため、過剰なリチウムイオンを受け入れるために隣接する粒子にストレスを与え、過充電やバッテリーの永久的な損傷につながる可能性があります。このような課題を克服するために、いくつかの構造設計対策を実施することができます。電極をナノ構造化することで、膨張に対応できる十分な空間容積を確保しながら、材料応力を最小限に抑えることができます。ナノファイバー、ナノワイヤー、薄膜、コアシェル、クランプの有無にかかわらず中空Siなどのナノ構造の生成が研究され、ライフサイクルを改善し、リチウムの効率的な移動を促進するために適応可能であることが証明されています。
< 予測期間中、3,000 mAh未満の電池セグメントが大きな市場シェアを占める見込み。
民生用電子機器は、シリコン電池の商業的応用のテストに成功した主要市場の1つです。このアプリケーションの製品は一般的に、<3,000 mAhバッテリーで満たすことができる小さなエネルギーニーズを持っています。これらの電池は軽量、コンパクトで、優れた充放電サイクルレートを備えています。電池はナノ形状と優れた電気伝導性により、優れたサイクル性能を有しています。様々な企業が、補聴器、スマートウォッチ、ヘッドフォン、リモコンなどの民生用電子機器の用途向けに、3,000 mAhを超える電池を研究開発しています。Enovix Corporation（米国）とAmprius Technologies（米国）はこの市場セグメントに積極的。また、Sila Nanotechnologies, Inc.は、WHOOPのウェアラブル4.0シリーズ向けに、小型設計、急速充電、低速放電を可能にする素材を発表しました。
医療機器用途の市場は予測期間中に目覚ましいCAGRで成長すると予測
医療技術の進歩とデバイスの小型化により、ウェアラブル、インプラント、補聴器、モニター、ペースメーカー、手術器具、モニター、メーターなどの医療機器にバッテリーの機会が生まれています。ほとんどの医療機器にはリチウムイオン電池が使用されていますが、高度に小型化された機器には、より大容量の小型電池が必要です。したがって、シリコン電池は今後数年でリチウムイオン電池に取って代わると予想されます。医療機器市場は、医療機器用電池の規格を規定する米国FDAのような機関からの要求事項にも支配されています。例えば、生体工学機器には微細なリチウムイオン電池が必要です。これらのデバイスは、健康をモニターし維持するために体内に埋め込まれます。小型のリチウムイオン電池では長時間の電力供給が困難なため、シリコン電池に注目が集まっています。その結果、医療機器はシリコン電池の潜在的な市場となっています。
アジア太平洋地域の市場は、2023年から2028年にかけて最も高いCAGRで成長すると予測。
アジア太平洋地域は、中国、日本、インド、韓国などの主要国で構成されており、シリコン電池市場に十分な成長機会を提供すると期待されています。例えば、日本はEV用電池の潜在市場が大きい先進国です。日本には、トヨタ自動車、ホンダ、三菱電機など、EVを開発する大手自動車メーカーがあります。そのため、リチウムイオン電池や、シリコン負極電池のような他の先進的な電池の需要は、この国で確実に高まるでしょう。多くの研究機関が、リチウムイオン電池のシリコン負極技術の研究開発に取り組んでいます。例えば、北陸先端科学技術大学院大学（JAIST）の科学者チームは、リチウムイオン電池の主な欠点を解決するためにシリコン負極の使用を研究しました。このような研究と日本の強力な最終用途市場は、シリコン電池の商業化を支えるでしょう。
主要参入企業
Amprius Technologies, Inc.（米国）、Enovix Corporation（米国）、Enevate Corporation（米国）、NanoGraf Corporation（米国）、Sila Nanotechnologies, Inc.（米国）、Group14 Technologies, Inc.
この調査レポートは、シリコン電池市場を主要成分、タイプ、容量、用途、地域別に分類しています。
セグメント
サブセグメント
主要コンポーネント別
正極
負極
電解液
その他
タイプ別
セル
電池パック
容量別
<3,000 mAh
3,000～10,000 mAh
> 10,000 mAh以上
用途別
家電製品
自動車
航空宇宙・防衛
医療機器
エネルギー
地域別
北米
米国
カナダ
メキシコ
欧州
ドイツ
英国
フランス
その他のヨーロッパ
アジア太平洋
中国
日本
インド
韓国
その他のアジア太平洋地域
その他の地域
中東・アフリカ
南米
2023年1月、ネクセオン・リミテッドは、バイエリッシュ・モトーレン・ヴェルケ社（ドイツ）およびイリカ社（英国）の自動車用および固体電池メーカーとの提携を発表。同社は、EV用固体電池の開発にNSP-2材料を提供する予定。同材料はSSB電池セルの負極に使用される予定。
エノビックスコーポレーションは2022年3月、エネルギー密度を損なうことなく電池の耐性レベルを向上させるシリコンリチウム電池の先進技術を発表。この技術は、より優れたリチウムめっき保護、高い熱伝導性、より優れた機械的強度を備えたより安全な電池を提供。
2022年2月、Nexeon LimitedはNSP-1製品をSKC Co. Ltd.にライセンス供与し、大規模な製品化を支援・強化。
2022年2月、アンプリウス・テクノロジーズ社は、高高度疑似衛星（HAPS）プロジェクトにおける業界リーダーの1社（社名非公開）に納入された、同社初の市販450Wh/kg、1150Wh/Lリチウムイオン電池セルの出荷を発表。
【目次】
1 はじめに （ページ – 21）
1.1 調査目的
1.2 市場の定義
1.2.1 包含と除外
1.3 調査範囲
1.3.1 対象市場
図1 シリコン電池市場のセグメンテーション
1.3.2 地理的範囲
図2 シリコン電池市場：地域範囲
1.3.3 考慮した年数
1.4 通貨
1.5 制限事項
1.6 利害関係者
1.7 変化のまとめ
2 調査方法 （ページ – 26）
2.1 調査データ
図 3 シリコン電池市場：調査デザイン
2.1.1 二次調査および一次調査
図4 シリコン電池市場：調査手法
2.1.2 二次データ
2.1.2.1 主要な二次情報源のリスト
2.1.2.2 二次資料からの主要データ
2.1.3 一次データ
2.1.3.1 専門家への一次インタビュー
2.1.3.2 一次資料からの主要データ
2.1.3.3 主要な業界インサイト
2.1.3.4 一次データの内訳
2.2 市場規模の推定
2.2.1 ボトムアップアプローチ
2.2.1.1 ボトムアップ分析による市場規模算出アプローチ
図5 シリコン電池市場：ボトムアップアプローチ
2.2.2 トップダウンアプローチ
2.2.2.1 トップダウン分析による市場規模獲得のアプローチ
図6 シリコン電池市場：トップダウンアプローチ
図7 供給側分析を用いたシリコン電池市場の市場規模推定手法
2.3 データ三角測量
図8 データ三角測量
2.4 リサーチの前提
2.5 不況の影響：調査アプローチ
2.6 限界とリスク評価
3 経済サマリー（ページ数 – 37）
図9 シリコン電池市場、2019～2028年（百万米ドル）
図10：予測期間中、容量3,000～10,000 mahのセグメントが最大市場シェアを維持
図11 2028年に最大の市場シェアを占めるのは家電用途
図12 アジア太平洋地域が予測期間中に最も高いCAGRを記録する見込み
3.1 シリコン電池市場：景気後退の影響
図13 主要国の2023年までのGDP成長率予測
4 PREMIUM INSIGHTS (ページ数 – 41)
4.1 シリコン電池市場におけるプレーヤーの魅力的な成長機会
図14 効率的で長寿命の電池に対する需要の高まりがシリコン電池市場の成長機会を創出
4.2 シリコン電池市場：容量別
図15：予測期間中、3,000～10,000 mahの容量セグメントがシリコン電池市場を支配
4.3 シリコン電池市場：用途別
図16 2028年にシリコン電池市場の最大規模を握るのは民生用電子機器アプリケーション
4.4 北米のシリコン電池市場：国別・用途別
図17 2028年までに北米のシリコン電池市場で最大のシェアを確保するのは米国
4.5 シリコン電池市場：国別
図18 2023年から2028年にかけて最も高い成長率を記録するのは中国
5 市場概観（ページ – 44）
5.1 はじめに
5.2 市場ダイナミクス
図 19 推進要因、阻害要因、機会、および課題： シリコン電池市場
5.2.1 推進要因
5.2.1.1 他の電池化学と比較した高いエネルギー密度
表1 電池に使用される各種負極材料の比較
5.2.1.2 リチウムイオン電池の改良に向けたメーカーの研究開発イニシアチブの高まり
5.2.1.3 民生用電子機器における高容量・軽量電池の需要の増加
図 20 シリコン電池市場：促進要因の影響分析
5.2.2 阻害要因
5.2.2.1 シリコン電池の容量拡大
図21 シリコン電池市場：阻害要因の影響分析
5.2.3 機会
5.2.3.1 電気自動車需要の大幅な増加
図22 世界の電気自動車出荷台数、モード別、2020～2030年（百万台）
5.2.3.2 エネルギー貯蔵用途における高性能電池のニーズ
図23 シリコン電池市場：機会のインパクト分析
5.2.4 課題
5.2.4.1 体積変動時のSi粒子の粉砕によるサイクル寿命の低下
5.2.4.2 シリコン材料の開発に伴う高い製造コストと複雑さ
図 24 シリコン電池市場：課題の影響分析
5.3 バリューチェーン分析
図25 シリコン電池市場：バリューチェーン分析
5.4 価格分析
表2 リチウムイオン電池パックとセルの平均販売価格
表3 リチウムイオン電池の平均販売価格（主要用途別
図26 リチウムイオン電池の平均販売価格（用途別
6 シリコン電池市場, 主要部品 (ページ – 53)
6.1 導入
図 27 シリコン電池に使用される部品
6.2 伝導体
6.2.1 シリコン電池の容量と電圧を決定するもの
6.3 アノード
6.3.1 エネルギー容量が大きいため、リチウムの代替品として有望
6.4 電解質
6.4.1 シリコン負極の電気化学的性能の向上
6.5 その他
7 シリコン電池の種類 (ページ – 56)
7.1 導入
図 28 シリコン電池市場、タイプ別
7.2 電池
7.2.1 民生用電子機器産業における軽量セルの高い需要
7.3 電池パック
7.3.1 高エネルギー密度アプリケーションにおける需要の増加
…
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レポートコード：SE 4533
