Markt für synthetischen Graphit Größe und Ausblick, 2023-2031

Marktübersicht

Der globale Markt für synthetischen Graphit wurde im Jahr 2022 auf 2.369,36 Millionen USD geschätzt . Bis 2031 soll er 3.926,85 Millionen USD erreichen und im Prognosezeitraum (2023–2031) eine durchschnittliche jährliche Wachstumsrate von 4,70 % aufweisen. Faktoren wie die hohe Nachfrage im Metallurgiesegment treiben das Wachstum des Marktes für synthetischen Graphit voran.

Graphit ist ein Kohlenstoffmineral mit vielen Verwendungsmöglichkeiten, von Elektrofahrzeugen bis hin zu Feuerfestmaterialien, Gießereien, Schmiermitteln und Baumaterialien. Graphit hat viele Eigenschaften, wie seine Widerstandsfähigkeit gegen Verschleiß und thermische Belastung, seine einfache Bearbeitung und seine hohe Metallabtragsrate, die zu seiner weiten Verbreitung beigetragen haben. Obwohl es kein Metall ist, hat Graphit mehrere typische Eigenschaften von Metallen, darunter hohe Steifigkeit, Festigkeit und Leitfähigkeit von Elektrizität und Wärme. Die Anoden von Lithium-Ionen-Batterien, die Elektrofahrzeuge antreiben, bestehen aus synthetischem Graphit.

Synthetischer Graphit hat in letzter Zeit mit der beschleunigten Produktion von Elektrofahrzeugen (EVs) an Aufmerksamkeit gewonnen. Er ist ein entscheidender Bestandteil der Anoden, die in den Lithium-Ionen-Batterien verwendet werden, die diese Fahrzeuge antreiben. Batteriekunden verwenden zunehmend natürlichen Graphit als Anode in ihren Zellen. Sie mischen ihn jedoch immer noch mit synthetischem Graphit, da die Produktionskosten niedriger sind, Bedenken hinsichtlich der Umwelt- und CO2-Auswirkungen bestehen und die Versorgung einfacher skalierbar ist.

Marktdynamik

Marktführer:

Hohe Nachfrage im Metallurgie-Segment

In metallurgischen Anwendungen wird Graphit in verschiedenen Formen verwendet, darunter Elektroden, feuerfeste Materialien, Ziegel, monolithische Tiegel usw. Im Lichtbogenofen (EAF) wird synthetischer Graphit zur Herstellung von Stahl, Ferrolegierungen und Aluminium verwendet. In metallurgischen Prozessen wie dem Schmelzen von Alteisen in einem Elektroofen, dem Polieren von Keramik, der Herstellung von Verbindungen wie Calciumcarbid und anderen Prozessen, die Hochtemperatur- und saubere Energiequellen erfordern, werden synthetische Graphitelektroden als Energiequelle verwendet.

Die Verwendung von synthetischem Graphit in metallurgischen Anwendungen wird voraussichtlich durch die weltweit steigende Produktion von Rohstahl und Aluminium vorangetrieben. Aufgrund ihrer Fähigkeit, elektrischen Strom zu leiten, werden synthetische Graphitelektroden in verschiedenen Qualitäten hergestellt, darunter Ultrahochleistungselektroden (UHP), Hochleistungselektroden (HP) und Normalleistungselektroden (RP). Laut der World Steel Association stieg die Rohstahlproduktion von 1.879 Millionen Tonnen im Jahr 2020 auf 1.951 Millionen Tonnen im Jahr 2021. Es wird erwartet, dass mit der steigenden Produktion wichtiger Metalle und Legierungen wie Stahl und Aluminium auch synthetischer Graphit den Markt antreiben wird.

Marktbeschränkung:

Hohe Kosten im Vergleich zu natürlichem Graphit

Aufgrund neuerer Entwicklungen bei der Reinigung und Modifizierung ersetzt natürlicher Graphit synthetischen Graphit in Anwendungen, in denen er bisher die einzige Option war. Gereinigter natürlicher Flockengraphit ist elektrisch und thermisch leitfähiger als synthetischer Graphit, da er einen höheren Kristallinitätsgrad aufweist. Natürlicher Graphit ist das Material für Kühlkörper, Brennstoffzellen und Dichtungen, da er im Gegensatz zu synthetischem Graphit abgeblättert und zu Platten gepresst werden kann. Aufgrund seiner überlegenen Eigenschaften und der deutlich anderen Kosten als synthetischer Graphit untersuchen Forscher derzeit die Verwendung von natürlichem Graphit in Anoden für Lithium-Ionen-Batterien.

Sphärischer Graphit wird aus natürlichen Flocken hergestellt und hat bessere Eigenschaften als synthetischer Graphit, der für diese Batterien etwa 18.000 USD pro Kilogramm kostet. Er wird für etwa 6.000–10.000 USD pro Kilotonne zum Verkauf angeboten, was ihn zu einem sehr kostengünstigen Produkt macht und eine Möglichkeit darstellt, den Preis von Autobatteriesystemen zu senken. Synthetischer Graphit ist aufgrund seiner Reinheit eine wertvolle Graphitquelle für die Energiespeicherung. Aufgrund der hohen Kosten und des umweltschädlichen Herstellungsprozesses ist es für Hersteller von Elektrofahrzeugen jedoch schwierig, die Kosten so weit zu senken, dass eine breite Einführung möglich ist.

Marktchancen:

Steigende Nachfrage nach Elektrofahrzeugen

Die Anoden der Lithium-Ionen-Batterien, mit denen Elektrofahrzeuge angetrieben werden, bestehen aus synthetischem Graphit. Synthetischer Graphit hat in letzter Zeit mit der beschleunigten Herstellung von Elektroautos (EVs) an Aufmerksamkeit gewonnen. Er ist ein entscheidender Bestandteil der Anoden, die in den Lithium-Ionen-Batterien verwendet werden, die diese Fahrzeuge antreiben. Batteriekunden verwenden zunehmend natürlichen Graphit als Anode in ihren Zellen. Sie mischen ihn jedoch immer noch mit synthetischem Graphit, da die Herstellungskosten geringer sind, Bedenken hinsichtlich der Umwelt- und CO2-Auswirkungen bestehen und die Versorgung leichter skalierbar ist. Aufgrund der geringen Reinheit natürlicher Graphitmaterialien beträgt das Verhältnis von natürlichem zu synthetischem Graphit in Autobatterien jedoch 10 % natürlichen und 90 % synthetischen Graphit. In den letzten zehn Jahren hat der globale Markt für synthetischen Graphit für Elektrofahrzeuge enorme Fortschritte gemacht. Trotz des jüngsten Wachstums der Anzahl von Elektrofahrzeugen weltweit wird erwartet, dass die Branche in den nächsten zehn Jahren aufgrund zunehmender Sorgen hinsichtlich der Emissionen und der sich ändernden Umweltpolitik der Zentralregierungen weltweit weiter wachsen wird.

Regionalanalyse

Der globale Markt für synthetischen Graphit ist in vier Regionen unterteilt: Nordamerika, Europa, Asien-Pazifik und LAMEA.

Asien-Pazifik dominiert den Weltmarkt

Der asiatisch-pazifische Raum leistet den größten Umsatzbeitrag und soll im Prognosezeitraum um durchschnittlich 5,66 % jährlich wachsen. China ist einer der weltweit größten Graphitproduzenten, vor allem aufgrund der enormen Nachfrage aus aufstrebenden Industrien wie Lithium-Ionen-Batterien, Elektronik, Stahl, Solarenergie und Kernkraft . Japan und Korea, die in den vorhergehenden zehn Jahren die Plätze zwei und drei innehatten, wurden von China überholt und übernahmen den Spitzenplatz. Die Verbesserung der Position ist hauptsächlich auf unterstützende Regierungspolitik, eine beträchtliche Produktionsbasis, protektionistische Bestimmungen und eine steigende Nachfrage nach Batterien zurückzuführen, die allesamt ein gutes Zeichen für den chinesischen Batteriemarkt sind. China ist weltweit führend in der Produktion von Solarenergie und befindet sich auch in einer der größten Solarfarmen (in der Tengger-Wüste). Es wird erwartet, dass das Land in absehbarer Zukunft auch weiterhin der größte Investor in erneuerbare Energien sein wird.

Darüber hinaus will China seinen Anteil an Solarenergie deutlich steigern, was die Nachfrage nach Marktforschung im Land im Prognosezeitraum erhöht. Indien, einer der größten Schwellenmärkte für Elektrofahrzeuge in den kommenden Jahren, hat einen erheblichen potenziellen Bedarf an Lithium-Ionen-Batterien und den dazugehörigen Rohstoffen, darunter synthetischem Graphit. Im Rahmen ihres Programms „Faster Adoption and Manufacturing of (Hybrid and) Electric Vehicles Phase II“ (FAME-II) fördert die indische Regierung die Elektromobilität. Sie hat sich das ehrgeizige Ziel gesetzt, bis 2022 175 GW Strom aus erneuerbaren Quellen zu erzeugen. Darüber hinaus strebt die Regierung an, dass bis 2030 mindestens 15 % der Autos des Landes elektrisch betrieben sind.

Europa wird im Prognosezeitraum voraussichtlich mit einer durchschnittlichen jährlichen Wachstumsrate von 2,36 % wachsen. Solarphotovoltaik (PV) wird voraussichtlich eine bedeutende Rolle bei der Umstellung Deutschlands auf erneuerbare Energiequellen spielen. Die Einführung innovativer Technologien zur Steigerung der Produktivität und staatliche Unterstützung zur Steigerung der Installationskapazität könnten das Solarphotovoltaikgeschäft des Landes in den kommenden Jahren ankurbeln. In den letzten Jahren war die Stahlindustrie in Großbritannien rückläufig. Dies ist in erster Linie auf steigende Importe aus China zurückzuführen, wo die Stahlproduktion trotz hoher Strompreise günstiger ist. Um dieses Problem anzugehen, erklärte die Regierung 2016, sie werde die Energiekosten senken, die nationalen Emissionsgesetze der EU ändern und Importbeschränkungen berücksichtigen.

Darüber hinaus hatte der Brexit erhebliche Auswirkungen auf den Stahlsektor, wenn man den Einfluss auf die Exportaktivitäten von lokal produziertem Stahl in andere Regionen Europas berücksichtigt. Die gesunkene Nachfrage veranlasste die inländischen Stahlproduzenten, ihre Produktion zu reduzieren, was sich negativ auf den Inlandsmarkt für synthetische Graphitelektroden auswirkt. Viele Stahlproduzenten des Landes entscheiden sich jedoch dafür, die Umweltschäden durch die bei der Stahlherstellung entstehenden Kohlendioxidemissionen zu verringern. Die Stahlproduktion im EAF-Verfahren ist die bevorzugte Wahl, um ökologischen Bedenken Rechnung zu tragen. Derzeit sind in Gebäuden im ganzen Land mehr als 500.000 Solarmodule installiert. Bis 2022 wird jedoch erwartet, dass es weltweit mehr als 10 Millionen Solaranlagen geben wird. Die Nachfrage nach synthetischem Graphit wird im Prognosezeitraum voraussichtlich steigen.

Die Vereinigten Staaten gehören zu den fünf größten Importländern für synthetischen Graphit. Die Regierung ist ein bedeutender Akteur auf dem Markt für die Herstellung von synthetischem Graphit. Zu den Herstellern zählen US-Unternehmen wie Asbury Carbons, GrafTech International und Superior Graphite sowie die SGL Group aus Deutschland und Showa Denko aus Japan. Die steigenden Handelszölle gaben der heimischen Stahlindustrie der USA neuen Auftrieb, was auch die Nachfrage des Landes nach synthetischen Graphitformen steigerte. Der Großteil (fast 70 %) des in den Vereinigten Staaten produzierten Stahls wird im EAF-Verfahren hergestellt, da die Regierung Wert darauf legt, umweltfreundliche Produktionstechniken im ganzen Land zu fördern. Im Jahr 2020 produzierten die Vereinigten Staaten etwa 72 Millionen Tonnen Stahl. Durch die Verbesserung der Leistungsindikatoren der Anlagen und die Senkung der Betriebskosten der Produktion konnten die nationalen Hersteller von synthetischen Graphitelektroden ihre Gewinne steigern.

Kanada bringt sich durch seine Untersuchungen zum Einsatz winziger modularer Reaktoren in eine führende Position in einer neuen Ära der Kernenergie (SMR). Während des Prognosezeitraums wird die Haltung des Landes zur Erzeugung von Kernenergie eine bedeutende Rolle beim Wachstum des dortigen globalen Marktes spielen. In Kanada erzeugt Kernenergie 15 % des nationalen Stroms. Es gibt 22 Kernkraftreaktoren, die auf fünf Standorte in drei Provinzen verteilt sind. Die kanadische Nuklearsicherheitskommission wurde gebeten, den Bau eines neuen Kernkraftwerks im Land zu genehmigen. Während des Prognosezeitraums wird der Markt voraussichtlich durch die wachsende Kernenergieerzeugung des Landes angetrieben. Daher wird erwartet, dass während des Prognosezeitraums alle derartigen Trends in den Endverbraucherbranchen den nationalen Verbrauch von synthetischem Graphit ankurbeln werden.

Der brasilianische Stahlsektor befindet sich derzeit in einer schweren Krise, die vor allem auf die Nachfrage nach chinesischem Stahl und den Nachfragerückgang bei den Hauptabnehmern von brasilianischem Stahl – der Automobil-, Maschinen- und Anlagenbauindustrie – zurückzuführen ist. Aufgrund der sich verbessernden Wirtschaftslage des Landes wird für Brasilien in den kommenden Jahren eine schleppende Entwicklung der Stahlproduktion prognostiziert. Daher wird erwartet, dass die Nachfrage nach synthetischen Graphitelektroden für die Stahlherstellung in den kommenden Jahren allmählich steigen wird. Argentinien ist stark auf importierte Solarkomponenten angewiesen, und die Entwicklung von Projekten zur Umsetzung von Solaranlagen nimmt zu. Die meisten Hersteller von Solarkomponenten sind bereit zu investieren und ihre Produktionskapazität zu erhöhen, um die erwartete Nachfrage zu decken. Diese Komponente wird neue Wachstumschancen für Materialien wie synthetischen Graphit eröffnen.

Segmentanalyse

Der globale Markt für synthetischen Graphit ist nach Typ und Anwendung segmentiert.

Je nach Typ ist der globale Markt in Graphitanoden, Graphitblöcke (Feinkohle) und andere Typen (Graphitelektrode usw.) unterteilt.

Das Segment der Graphitanoden leistet den größten Beitrag zum Markt und wird im Prognosezeitraum voraussichtlich um durchschnittlich 7,6 % wachsen. Der Vorteil von synthetischem Graphit in Lithium-Ionen-Batterieanwendungen besteht darin, dass Lithiumatome zwischen die Graphenschichten eingefügt werden können, um eine interkaläre Verbindung zu bilden (Beispiel: LiC6). Dies ermöglicht eine geringe Irreversibilität und Widerstandsfähigkeit gegen das Abblätterungsphänomen während des anfänglichen Lade-/Entladezyklus. Mit seinen zahlreichen Kohlenstoffhohlnanostrukturen (OCHNs), die Zwiebeln ähneln, hat synthetischer Graphit eine hohe spezifische Kapazität von 460 mAh pro Gramm bei 20 Milliampere und eine ausgezeichnete Entladekapazität mit einer maximalen reversiblen Kapazität von 310,3 mAh pro Gramm bei einer Ag.

Synthetischer Graphit ist ein vielversprechendes Anodenmaterial für Hochleistungs-Lithium-Ionen-Batterien, insbesondere im Vergleich zu den Vorteilen herkömmlicher Graphitanodenmaterialien. Obwohl synthetischer Graphit als Anodenmaterial teurer ist als natürlicher Graphit, wird er aufgrund seiner höheren Reinheit für High-End-Batterien bevorzugt. Die meisten Hersteller von Batterieanoden verwenden synthetische und natürliche Materialien, um Kosten und Leistung in Einklang zu bringen. Dank des geringeren elektrischen Widerstands und der höheren Gleichmäßigkeit von synthetischem Graphit wird er jedoch zunehmend in fortschrittlichen Technologien wie NCA und NMC 811 eingesetzt.

Synthetische Graphitblöcke werden nach dem gleichen Petrolkoks-Verfahren wie Elektroden hergestellt, wobei sich die Struktur des verwendeten Kokses geringfügig unterscheidet. Die Blöcke werden durch isostatische, extrudierte und geformte Verfahren hergestellt. Diese Verfahren werden alle zur Herstellung von Graphit für verschiedene Anwendungen eingesetzt und jedes hat einzigartige Vorteile. Die Anwendungen für synthetische Bausteine sind sehr vielfältig und reichen von der Herstellung von Polysilizium für die Solarbranche bis hin zu Hochtemperaturreaktoren in der Nuklearindustrie. Extrudierter Graphit wird in verschiedenen Formen und Größen hergestellt. Im Vergleich zu isotropem Graphit, der etwa zehnmal größere Körner hat, hat extrudierter Graphit gröbere Körner.

Darüber hinaus weist extrudierter Graphit mehrere besondere Eigenschaften auf, darunter eine erhöhte thermische und elektrische Leitfähigkeit, Thermoschock- und Chemikalienbeständigkeit sowie Biegsamkeit. Extrudierter Graphit hat jedoch eine geringere Festigkeit. Durch heißisostatisches Pressen entsteht der stärkste synthetische Graphit (HIP). Daher eignet er sich perfekt für Anwendungen wie Solarenergie, LEDs, Halbleiter, Funkenerosion (EDM), den Glassektor und Chemikalien.

Basierend auf der Anwendung ist der globale Markt in Metallurgie, Teile und Komponenten, Batterien, Nukleartechnik und andere Anwendungen unterteilt.

Das Metallurgiesegment besitzt den größten Markt und wird im Prognosezeitraum voraussichtlich um durchschnittlich 3,57 % wachsen. Graphit wird in metallurgischen Anwendungen auf verschiedene Weise verwendet, darunter Elektroden, feuerfeste Materialien, Ziegel, monolithische Objekte, Tiegel usw. Im Lichtbogenofenverfahren (EAF) wird synthetischer Graphit als Anode zur Herstellung von Stahl, Ferrolegierungen und Aluminium verwendet. Synthetische Graphitelektroden werden in metallurgischen Prozessen verwendet, beispielsweise beim Schmelzen von Alteisen in einem Elektroofen, beim Polieren von Keramik, bei der Herstellung von Verbindungen wie Calciumcarbid und anderen Prozessen, die eine hochtemperierte und saubere Energiequelle erfordern. Aufgrund ihrer Fähigkeit, elektrischen Strom zu leiten, werden synthetische Graphitelektroden in verschiedenen Qualitäten hergestellt, darunter Ultrahochleistungselektroden (UHP), Hochleistungselektroden (HP) und Durchschnittsleistungselektroden (RP). Die Verwendung von synthetischem Graphit in metallurgischen Anwendungen wird voraussichtlich durch die erhöhte weltweite Produktion von Rohstahl und Aluminium vorangetrieben. Es ist jedoch davon auszugehen, dass die Marktnachfrage aufgrund unregelmäßiger Trends bei der Produktion dieser Metalle unsicher sein wird.

Wenn Kohlenstoffgraphit einem notwendigen Material zugesetzt wird, verleiht es ihm mehrere Eigenschaften, die die Anwendungsleistung verbessern, darunter überlegene Festigkeit, hohe elektrische und thermische Leitfähigkeit und reduzierte Porosität. Seine Verwendung in Teilen und Komponenten erfolgt hauptsächlich in verschiedenen Ventilen und Dichtungen, hauptsächlich in elektrischen und mechanischen Anwendungen. Zu seinen Anwendungen gehören Labyrinth- und Gleitringdichtungen, die in der Flüssigkeits- und Gasindustrie eingesetzt werden. Zu den Gleitringdichtungen, die Kohlenstoffgraphit verwenden, gehören hauptsächlich Packungsdichtungen, polymere, elastomere oder metallische Lippendichtungen, harzgebundene Graphitdichtungen, Wellendichtungen, Labyrinthdichtungen und Ringdichtungen.

In weniger entwickelten Ländern und bei älteren Maschinen werden Stopfbuchsen hauptsächlich für einfache Dichtungsaufgaben verwendet. Die Verwendung dieser Dichtungsarten auf dem Markt nimmt ab, da die Endverbraucher Langlebigkeit, geringen Wartungsaufwand und geringe Leckageraten erwarten. Obwohl Polymerdichtungen billig sind, werden sie aufgrund ihrer geringen Leistung nur gelegentlich auf dem Markt verwendet. Kunstharzgebundene Wellen-, Labyrinth- und Ringdichtungen werden jedoch häufig in industriellen Anwendungen eingesetzt, da sie mit hochbelastbaren Materialien verwendet werden können und die Benutzer eine längere Lebensdauer und geringere Leckageraten erwarten.

jüngsten Entwicklungen

• Mai 2022 – Shanshan Technology , das in Vancouver ansässige Unternehmen, gab eine Absichtserklärung (MOU) mit Sunrise (Guizhou) New Energy Material Co., Ltd. bekannt, einem Hersteller von Anoden für Lithium-Ionen-Batterien mit Sitz in der chinesischen Provinz Guizhou. Sunrise ist eine Tochtergesellschaft von Global Internet of People, Inc., einer Online-Plattform für Wissensaustausch und Unternehmensdienste, die an der Nasdaq unter dem Symbol SDH gehandelt wird.
• Dezember 2022 – NOVONIX Limited, ein führendes Unternehmen für Batteriematerialien und -technologie, gab ein Update zu seinen Plänen zur Skalierung seiner US-Produktion von hochleistungsfähigen synthetischen Graphitanodenmaterialien bekannt, nachdem kürzlich bekannt gegeben wurde, dass KORE Power, Inc. („KORE“) seine anfängliche Finanzierung in Höhe von 75 Millionen US-Dollar von voraussichtlich insgesamt 150 Millionen US-Dollar abgeschlossen hat.