실리콘 배터리 시장 규모 및 점유율 분석 – 성장 동향 및 전망 (2025-2030년)

실리콘 배터리 시장 규모 및 점유율 분석 – 성장 동향 및 예측 (2025 – 2030)

본 보고서는 실리콘 배터리 시장의 현재 및 미래 동향을 분석하며, 2025년부터 2030년까지의 성장 전망을 제시합니다. 시장은 배터리 유형(실리콘-주도 리튬 이온 배터리, 실리콘-풍부 고체 배터리), 실리콘 소재 유형(실리콘-탄소 복합체, 실리콘 나노와이어 등), 폼 팩터(파우치 셀, 각형 셀, 원통형 셀), 애플리케이션(전기차, 가전제품 등) 및 지역별로 세분화되어 가치(USD) 기준으로 예측을 제공합니다.

# 시장 개요

Mordor Intelligence의 분석에 따르면, 실리콘 배터리 시장은 2025년 1억 2,240만 달러에서 2030년 8억 3,453만 달러로 성장할 것으로 예상되며, 예측 기간 동안 47.50%의 연평균 성장률(CAGR)을 기록할 것입니다. 가장 빠르게 성장하는 시장은 아시아 태평양 지역이며, 가장 큰 시장은 북미입니다. 시장 집중도는 중간 수준입니다.

이러한 강력한 성장은 흑연 대비 10배 높은 실리콘의 이론적 용량, 400마일 이상의 주행 거리를 요구하는 전기차(EV) 수요 증가, 그리고 북미 지역 공급망 현지화를 위한 정부 인센티브에 기인합니다. Sila Nanotechnologies의 3억 7,500만 달러 규모의 시리즈 G 투자 유치와 같은 대규모 자금 조달은 대량 생산 준비에 대한 투자자들의 신뢰를 확인시켜 줍니다. 이미 상업적으로는 900 Wh/L 에너지 밀도의 스마트폰 배터리와 67일간 성층권 비행이 가능한 셀이 출시되어 가전제품 및 항공우주 부문 전반에 걸쳐 성능이 검증되고 있습니다. 또한, 건식 전극 제조 라인은 용매 사용을 줄이고 생산 비용을 최대 15% 절감하며 더 높은 실리콘 로딩을 가능하게 합니다.

# 주요 보고서 요약

* 배터리 유형별: 2024년 실리콘 배터리 시장 점유율의 89.91%를 실리콘-주도 리튬 이온 셀이 차지했으며, 실리콘-풍부 고체 셀은 2030년까지 49.43%의 CAGR로 성장할 것으로 예상됩니다.
* 실리콘 소재 유형별: 2024년 실리콘 배터리 시장 규모의 46.73%를 실리콘-탄소 복합체가 차지했으며, 실리콘 나노와이어는 2030년까지 48.23%로 가장 높은 CAGR을 보일 것입니다.
* 폼 팩터별: 2024년 매출 점유율의 51.32%를 파우치 셀이 차지했으며, 각형 셀은 2030년까지 49.14%로 가장 빠른 CAGR을 기록할 것입니다.
* 애플리케이션별: 2024년 실리콘 배터리 시장 규모의 59.84%를 전기차가 차지했으며, 항공우주 및 방위 산업은 2030년까지 48.91%의 CAGR로 확장될 것입니다.
* 지역별: 2024년 실리콘 배터리 시장의 54.97%를 아시아 태평양 지역이 점유했으며, 북미는 2025년부터 2030년까지 47.87%로 가장 강력한 CAGR을 기록할 것입니다.

# 글로벌 실리콘 배터리 시장 동향 및 통찰력

주요 성장 동력:

1. 고에너지 밀도 EV 팩 수요 급증: 자동차 제조업체들이 배터리 팩 질량 증가 없이 400마일 주행 거리를 달성해야 함에 따라, 흑연보다 20-40% 더 높은 중량 용량을 제공하는 실리콘 강화 양극 채택이 가속화되고 있습니다. 메르세데스-벤츠는 미래 G-클래스 모델에 Sila Nanotechnologies의 Titan Silicon을 적용하기로 약속하며 자동차 규모에서의 상업적 준비를 입증했습니다. BMW의 5개 신규 고전압 조립 공장은 10% 이상의 실리콘 함량을 위해 설계된 셀 형식을 통합하고 있어 OEM 수준의 견인력을 보여줍니다. 이는 생산량 증가를 통해 실리콘 재료 비용 절감을 더욱 가속화할 것입니다.
2. 나노 실리콘 생산 비용 하락 가속화: Group14의 6억 1,400만 달러 규모의 시리즈 C 투자는 규모의 경제 반응기와 스프레이 건조 공정 강화를 통해 실리콘-탄소 복합체 킬로그램당 비용을 40-60% 절감할 수 있는 연간 4,000톤 규모의 공장을 지원합니다. 동시에 반도체 등급 스크랩을 구형 Si-C 분말로 재활용하는 이니셔티브는 원자재 비용을 절감하고 지속 가능성을 향상시킵니다.
3. 건식 전극 제조 라인의 빠른 확장: 건식 코팅은 N-메틸-2-피롤리돈 용매를 제거하고 건조 오븐의 에너지 소비를 줄이며 6 mAh/cm² 이상의 전극 면적 용량을 가능하게 합니다. 여러 미국 셀 제조업체가 설치한 파일럿 라인은 균일한 실리콘 분산과 낮은 굴곡도를 달성하여 열 폭주 없이 10분 고속 충전 성능을 가능하게 합니다.
4. 5-20 Ah 전기 자전거 배터리의 대량 상용화: 프리미엄 전기 자전거 제조업체들은 소비자들이 수용하는 가격 프리미엄을 유지하면서 주행 거리를 25% 연장하는 20 Ah 실리콘-탄소 배터리를 채택하고 있습니다. 대량 주문은 생산 위험을 줄여 재료 공급업체에 예측 가능한 구매 계약과 운영 레버리지를 제공합니다. 이륜차 애플리케이션의 사이클 수명 데이터는 자동차 검증 루프에 피드백되어 대형 팩의 개발 시간을 단축합니다.
5. 실리콘 공급망에 대한 OEM 현지화 의무: 북미 및 유럽의 정부 정책은 배터리 공급망의 현지화를 장려하여 실리콘 양극 재료의 국내 생산을 촉진합니다. 이는 지역 내 일자리 창출, 경제 성장, 그리고 지정학적 위험 감소에 기여합니다.
6. AI 최적화 실리콘-탄소 복합체 아키텍처: 인공지능(AI)은 실리콘-탄소 복합체의 설계 및 최적화에 활용되어 재료 특성을 개선하고 배터리 성능을 극대화합니다. 이는 에너지 밀도, 사이클 수명, 충전 속도 등 여러 측면에서 혁신을 가져옵니다.

주요 제약 요인:

1. 부피 팽창으로 인한 양극 열화: 실리콘은 리튬화 시 최대 280%까지 팽창하여 전극 매트릭스를 파괴하고 용량 감소를 가속화합니다. 실험실 테스트에 따르면 15% 실리콘 도핑 셀은 기계적 남용 시 더 높은 표면 온도를 발생시켜 안전 문제를 야기합니다. Amprius는 다공성 아키텍처를 통해 80% 용량 유지율로 1,500 사이클 수명을 달성했지만, 모든 팩 형식에 걸친 대규모 복제는 여전히 진행 중입니다.
2. 파편화된 IP 환경으로 인한 라이선스 비용 증가: 2024년에만 1,300개 이상의 배터리 관련 특허가 발행되었으며, 이 중 상당수는 실리콘 양극 화학, 구조 및 제조 방법을 중복하여 다룹니다. 스타트업들은 상업 생산을 확장할 때 두 자릿수 로열티 부담에 직면할 수 있으며, 이는 특허 풀 또는 교차 라이선스 프레임워크가 성숙할 때까지 진입 장벽을 높입니다.
3. 배터리 등급 실란 공급 집중: 배터리 등급 실란의 공급은 특정 지역에 집중되어 있어 공급망 위험을 초래할 수 있습니다. 이는 원자재 가격 변동성 및 공급 불안정으로 이어질 수 있습니다.
4. 고실리콘 부하에 대한 제한된 바인더 호환성: 높은 실리콘 함량을 가진 전극은 기존 바인더와의 호환성 문제가 발생할 수 있습니다. 이는 전극의 안정성과 수명을 저해하며, 새로운 바인더 재료 개발의 필요성을 강조합니다.

# 세그먼트 분석

배터리 유형별: 실리콘-주도 아키텍처 시장 선도
실리콘-주도 리튬 이온 배터리는 2024년 실리콘 배터리 시장 점유율의 89.91%를 차지하며 기존 습식 슬러리 코팅 라인과의 호환성과 공급망 연속성 덕분에 우위를 점했습니다. 49.43%의 CAGR로 성장하는 실리콘-풍부 고체 배터리는 844 Wh/L 프로토타입과 12분 고속충전 기능을 통해 상당한 잠재력을 보여주고 있습니다.

# 경쟁 환경

실리콘 배터리 시장은 소수의 주요 업체가 지배하고 있으며, 이들은 연구 개발에 막대한 투자를 하고 있습니다. 주요 기업으로는 Sila Nanotechnologies, Group14 Technologies, Enovix, Nexeon, Enevate 등이 있습니다. 이들 기업은 혁신적인 기술과 전략적 파트너십을 통해 시장 점유율을 확대하고 있습니다. 예를 들어, Sila Nanotechnologies는 메르세데스-벤츠와 협력하여 차세대 전기차에 실리콘 양극재를 공급하고 있으며, Group14 Technologies는 포르쉐와 협력하여 고성능 배터리 솔루션을 개발하고 있습니다. 이러한 경쟁 환경은 기술 혁신을 가속화하고 시장 성장을 촉진하는 요인으로 작용합니다.

이 보고서는 실리콘 배터리 시장에 대한 포괄적인 분석을 제공하며, 2025년 1억 2,240만 달러에서 2030년 8억 3,453만 달러 규모로 급성장할 것으로 전망합니다. 특히 북미 지역은 연방 인센티브와 대규모 국내 실리콘 재료 공장 설립에 힘입어 연평균 47.87%의 가장 빠른 성장률을 보일 것으로 예상됩니다.

시장 성장의 주요 동력으로는 고에너지 밀도 전기차(EV) 팩에 대한 수요 급증, 나노 실리콘 생산 비용의 가속화된 감소, 건식 전극 제조 라인의 신속한 규모 확장, 5-20Ah 전기 자전거 배터리의 대량 상용화, 실리콘 공급망에 대한 OEM 현지화 의무, 그리고 AI 최적화 실리콘-탄소 복합 아키텍처의 발전 등이 있습니다. 실리콘은 흑연 대비 최대 10배의 이론적 용량을 제공하여 20-40% 더 높은 에너지 밀도를 가능하게 하며, 더 무거운 팩 없이도 400마일 주행 거리를 달성하는 데 기여함으로써 차세대 전기차의 핵심 요소로 평가됩니다.

반면, 시장의 주요 제약 요인으로는 리튬화 과정에서 발생하는 부피 팽창으로 인한 양극 열화, 파편화된 IP 환경으로 인한 라이선싱 비용 증가, 배터리 등급 실란 가스의 만성적인 부족, 그리고 불확실한 수명 주기 종료 재활용 경제성 등이 있습니다. 이러한 기술적 과제에 대응하기 위해 다공성 아키텍처와 탄성 바인더를 통해 1,500회 이상의 사이클 수명을 연장하는 기술이 발전하고 있습니다. 또한, 제조사들은 규모 확장 투자, 건식 전극 공정, 반도체 등급 실리콘 스크랩 재활용 등을 통해 kg당 재료 비용을 최대 60%까지 절감하는 노력을 기울이고 있습니다.

보고서는 산업 공급망 분석, 규제 환경, 기술 전망, 그리고 포터의 5가지 경쟁 요인 분석(신규 진입자의 위협, 공급업체 및 구매자의 교섭력, 대체재의 위협, 경쟁 강도)을 통해 시장의 전반적인 환경을 심층적으로 다룹니다.

응용 분야별로는 전기차가 주요 동력원이며, 전기차 외에 가장 빠르게 성장하는 분야는 항공우주 및 방위 산업으로, 초경량 고에너지 실리콘 셀이 고고도 드론 및 위성 플랫폼에 전력을 공급하며 연평균 48.91%의 높은 성장률을 기록할 것으로 전망됩니다.

시장은 배터리 유형(실리콘-주도 리튬 이온, 실리콘-풍부 고체 배터리), 실리콘 재료 유형(실리콘-탄소 복합체, 실리콘 나노와이어, 실리콘 산화물/흑연 혼합물 등), 폼 팩터(파우치, 각형, 원통형), 응용 분야(전기차, 가전제품, 에너지 저장 시스템, 항공우주 및 방위, 의료 기기), 그리고 북미(미국, 캐나다, 멕시코), 남미, 유럽(독일, 영국, 프랑스, 러시아 등), 아시아-태평양(중국, 일본, 인도, 한국, 호주 등), 중동 및 아프리카 등 지역별로 세분화되어 분석됩니다.

경쟁 환경 분석은 시장 집중도, 주요 기업의 전략적 움직임, 시장 점유율, 그리고 Amprius Technologies, Sila Nanotechnologies, Enovix Corporation, Enevate Corporation, Group14 Technologies 등 20개 주요 기업의 상세 프로필(글로벌 및 시장 수준 개요, 핵심 부문, 재무 정보, 전략 정보, 시장 순위/점유율, 제품 및 서비스, 최근 개발 사항 포함)을 포함합니다. 마지막으로, 보고서는 시장 기회와 미래 전망, 미개척 영역 및 충족되지 않은 요구 사항에 대한 평가를 제공합니다.

1. 서론

• 1.1 연구 가정 및 시장 정의
• 1.2 연구 범위

2. 연구 방법론

3. 요약

4. 시장 환경

• 4.1 시장 개요
• 4.2 시장 동인
  • 4.2.1 고에너지 밀도 EV 팩에 대한 수요 급증
  • 4.2.2 나노 실리콘 생산 비용 하락 가속화
  • 4.2.3 건식 전극 제조 라인의 빠른 확장
  • 4.2.4 5–20 Ah 전기 자전거 배터리의 대량 상용화
  • 4.2.5 실리콘 공급망에 대한 OEM 현지화 의무
  • 4.2.6 AI 최적화 실리콘-탄소 복합 아키텍처
• 4.3 시장 제약
  • 4.3.1 부피 팽창으로 인한 음극 열화
  • 4.3.2 파편화된 IP 환경으로 인한 라이선스 비용 증가
  • 4.3.3 배터리 등급 실란 가스의 만성 부족
  • 4.3.4 불확실한 수명 종료 재활용 경제성
• 4.4 산업 공급망 분석
• 4.5 규제 환경
• 4.6 기술 전망
• 4.7 포터의 5가지 경쟁 요인 분석
  • 4.7.1 신규 진입자의 위협
  • 4.7.2 공급업체의 교섭력
  • 4.7.3 구매자의 교섭력
  • 4.7.4 대체재의 위협
  • 4.7.5 경쟁 강도

5. 시장 규모 및 성장 예측

• 5.1 배터리 유형별
  • 5.1.1 실리콘 우세 리튬 이온 배터리
  • 5.1.2 실리콘 풍부 전고체 배터리
• 5.2 실리콘 소재 유형별
  • 5.2.1 실리콘-탄소 복합재
  • 5.2.2 실리콘 나노와이어
  • 5.2.3 실리콘 산화물/흑연 혼합물
  • 5.2.4 기타 실리콘 소재 유형
• 5.3 폼 팩터별
  • 5.3.1 파우치 셀
  • 5.3.2 각형 셀
  • 5.3.3 원통형 셀
• 5.4 애플리케이션별
  • 5.4.1 전기차
  • 5.4.2 가전제품
  • 5.4.3 에너지 저장 시스템
  • 5.4.4 항공우주 및 방위
  • 5.4.5 의료 기기
• 5.5 지역별
  • 5.5.1 북미
    • 5.5.1.1 미국
    • 5.5.1.2 캐나다
    • 5.5.1.3 멕시코
  • 5.5.2 남미
    • 5.5.2.1 브라질
    • 5.5.2.2 아르헨티나
    • 5.5.2.3 남미 기타 지역
  • 5.5.3 유럽
    • 5.5.3.1 독일
    • 5.5.3.2 영국
    • 5.5.3.3 프랑스
    • 5.5.3.4 러시아
    • 5.5.3.5 유럽 기타 지역
  • 5.5.4 아시아 태평양
    • 5.5.4.1 중국
    • 5.5.4.2 일본
    • 5.5.4.3 인도
    • 5.5.4.4 대한민국
    • 5.5.4.5 호주
    • 5.5.4.6 아시아 태평양 기타 지역
  • 5.5.5 중동 및 아프리카
    • 5.5.5.1 중동
      • 5.5.5.1.1 사우디아라비아
      • 5.5.5.1.2 아랍에미리트
      • 5.5.5.1.3 중동 기타 지역
    • 5.5.5.2 아프리카
      • 5.5.5.2.1 남아프리카 공화국
      • 5.5.5.2.2 이집트
      • 5.5.5.2.3 아프리카 기타 지역

6. 경쟁 환경

• 6.1 시장 집중도
• 6.2 전략적 움직임
• 6.3 시장 점유율 분석
• 6.4 기업 프로필 (글로벌 수준 개요, 시장 수준 개요, 핵심 부문, 사용 가능한 재무 정보, 전략 정보, 주요 기업의 시장 순위/점유율, 제품 및 서비스, 최근 개발 포함)
  • 6.4.1 Amprius Technologies, Inc.
  • 6.4.2 Sila Nanotechnologies Inc.
  • 6.4.3 Enovix Corporation
  • 6.4.4 Enevate Corporation
  • 6.4.5 Group14 Technologies Inc.
  • 6.4.6 Nexeon Limited
  • 6.4.7 OneD Battery Sciences
  • 6.4.8 California Lithium Battery, Inc.
  • 6.4.9 LeydenJar Technologies B.V.
  • 6.4.10 StoreDot Ltd.
  • 6.4.11 Ecellix Inc.
  • 6.4.12 Targray Technology International Inc.
  • 6.4.13 Nanode Battery Corporation
  • 6.4.14 Adden Energy, Inc.
  • 6.4.15 SilLion, Inc.
  • 6.4.16 Battrion AG
  • 6.4.17 Advano, Inc.
  • 6.4.18 Shenzhen BTR New Energy Materials Co., Ltd.
  • 6.4.19 Jiangxi Zichen Technology Co., Ltd.
  • 6.4.20 Shin-Etsu Chemical Co., Ltd.

7. 시장 기회 및 미래 전망