דו"ח תעשיית ייצור קתודות סוללת ליתיום-גופרית 2025: דינמיקות שוק, פריצות טכנולוגיות, ותחזיות אסטרטגיות. חקור מגמות מרכזיות, תובנות אזוריות, ואפשרויות צמיחה שמעצב את חמש השנים הבאות.

• תמצית מנהלים & סקירת שוק
• מגמות טכנולוגיות מרכזיות בייצור קתודות ליתיום-גופרית
• נוף תחרותי ושחקני מפתח
• תחזיות צמיחה בשוק (2025–2030): CAGR, ניתוח נפח וערך
• ניתוח שוק אזורי: צפון אמריקה, אירופה, אסיה-פסיפיק ושאר העולם
• אתגרים, סיכונים ומכשולים לאימוץ
• הזדמנויות והמלצות אסטרטגיות
• מבט לעתיד: יישומים מתהווים ומוקדי השקעה
• מקורות & הפניות

תמצית מנהלים & סקירת שוק

שוק הסוללות ליתיום-גופרית (Li-S) צפוי לעבור שינוי משמעותי בשנת 2025, המנוהל על ידי התקדמות בטכנולוגיות ייצור קתודות. סוללות Li-S, המנצלות את הקיבולת התאורטית הגבוהה של גופרית, מבטיחות צפיפויות אנרגיה שעברו לפי כמה וכמה את הסוללות הליתיום-יון הקונבנציונליות. זה ממקם אותן כאפשרות מרכזית עבור רכבי חשמל דור הבא (EVs), אחסון רשת, ואלקטרוניקה ניידת. הדחיפה הגלובלית לדיקרבוניזציה והדרישה הגואה לפתרונות אחסון אנרגיה באיכות גבוהה ובמחיר סביר מאיצות את מאמצי המחקר והמסחר בטכנולוגיית סוללות Li-S.

אתגר עיקרי בהתפתחות סוללות Li-S היה ייצור קתודות יציבות בעלות קיבולת גבוהה. המוליכות הנמוכה הטבעית של גופרית והשפעת שוט הגופרית (polysulfide shuttle) הגבילו היסטורית את חיי המחזור ואת היעילות. עם זאת, בשנת 2025 אנו עדים לגל של חדשנות בעיצוב קתודות, כולל שילוב של מטריות פחמן מוליכות, עטיפות פולימריות וניו-סטרוקטורינג מתקדמות. גישות אלו מאומצות במהירות על ידי יצרני סללות המובילים ומוסדות מחקר, במטרה להתגבר על מכשולים טכניים ולהגביר את הייצור.

לפי IDTechEx, שוק הסוללות Li-S הגלובלי צפוי להגיע ל-$6 מיליארד עד 2033, כאשר טכנולוגיות ייצור הקתודות מהוות חלק משמעותי מההשקעה והמחקר. בשנת 2025, השוק מתאפיין בתמהיל של שחקנים established וסטארט-אפים, כגון OXIS Energy (שנרכשה על ידי Advanced Battery Concepts), Sion Power, וLioNano, כולם מתקדמים עם חומרים קתודיים בלעדיים ופרוצדורות ייצור ניתנות להרחבה.

• יצרני רכב מקורי (OEMs) משתפים פעולה יותר ויותר עם מפתחי טכנולוגיית Li-S כדי להבטיח את שרשראות אספקת הסוללות דור הבא, כפי שראינו בשיתופי פעולה האחרונים בין מרצדס-בנץ לסטרטאפים סוללות Li-S.
• מימון ממשלתי ויוזמות אסטרטגיות בארה"ב, באירופה ובאסיה-פסיפיק מאיצים את ייצור קתודות בקנה מידה ניסי ומסחור, כאשר משרד האנרגיה האמריקאי והנציבות האירופית תומכים במחקר סוללות מתקדם.
• פעילות פטנטים בשיטות ייצור קתודות זינקה, מה שמעיד על נוף תחרותי המתמקדת בקניין רוחני ואופטימיזציה של תהליכים.

לסיכום, שנת 2025 מהווה שנה מכריעה לייצור קתודות סוללות ליתיום-גופרית, כאשר פריצות טכנולוגיות והשקעות אסטרטגיות מספקות את הבסיס לאימוץ מסחרי ולהתרחבות השוק.

מגמות טכנולוגיות מרכזיות בייצור קתודות ליתיום-גופרית

ייצור קתודות סוללות ליתיום-גופרית (Li-S) עובר מהלך טכנולוגי מהיר כאשר התעשייה שואפת להתגבר על האתגרים המובנים של קתודות גופרית – בעיקר, מוליכות נמוכה, שוט גופרית, והתרחבות נפח. בשנת 2025, כמה מגמות טכנולוגיות מרכזיות מעצבות את נוף הייצור, במטרה לנעול את הצפיפות האנרגטית התאורטית הגבוהה של סוללות Li-S ליישומים מסחריים.

• קומפוזיטים מתקדמים גופרית-פחמן: שילוב של גופרית עם מטריות פחמן מוליכות נותרה מגמה דומיננטית. טכניקות כמו הפקת נמס, חדירה ממס, והנחת קיטור משופרות כדי להשיג התפלגות גופרית אחידה וסגירה פיזית חזקה. חברות כמו Sion Power והקבוצות מחקר באוניברסיטת אוקספורד מנצלות מבני פחמן ננומטריים (כמו גרפן, ננומטרים פחמניים) כדי לשפר את המוליכות החשמלית ולהקל על התופעה של התפשטות הגופרית.
• קשרים ופני שטח פונקציונליים: השימוש בקשרים פולימריים פונקציונליים ובחיפויים על פני השטח מתחיל להיות פופולרי כדי לשפר את שלמות הקתודה ולמנוע מהגופרית להעביר משקל. לדוגמה, פוליאקרילוניטריל (PAN) ופוליווינילידן פלואוריד (PVDF) עוברים התאמה עם קבוצות פונקציונליות פולריות כדי לקשור כימית את הגופרית, כפי שדווח בNature Research.
• ארכיטקטורות היברידיות ומוצקות כולן: המעבר אל אלקטרוליטים מוצקים משפיע על ייצור הקתודות. קתודות היברידיות המשלבות בין אלקטרוליטים מוצקים לקומפוזיטים גופרית-פחמן מפתחים כדי לשפר את הבטיחות וחיי המחזור. Samsung SDI וToyota Motor Corporation חוקרות באופן פעיל הארכיטקטורות הללו ליישומים ברכבים.
• טכניקות ייצור ניתנות להרחבה: ציפוי רוחש, הדפסה בתלת-ממד, ויציקת תערובות אופטימיזציות ניתנות לייצור בקנה מידה גדול. OXIS Energy (שנרכשה על ידי קבוצת מרצדס-בנץ) הראתה קווי ייצור ניסיוניים, המתמקדים באחידות ובפחת עלויות.
• מאפיינים במהלך הייצור ובזמן אמת: ניטור בזמן אמת של התנהגות הקתודה במהלך הייצור והמחזור הופך לסטנדרט. טכניקות כמו טומוגרפיה ברנטגן וספקטרוסקופיה של רמאן, כפי שמודגש על ידי Elsevier, מספקות תובנות שמניעות אופטימיזציה של תהליך ובחירת חומרים.

מגמות אלו יחד מתמקדות על התמודדות עם בעיות קנה מידה, יציבות ויעילות של קתודות Li-S, וממקמות את הטכנולוגיה לאימוץ רחב יותר ברכבים חשמליים ואחסון רשת עד 2025 ומעבר לזה.

נוף תחרותי ושחקני מפתח

הנוף התחרותי של ייצור קתודות סוללות ליתיום-גופרית (Li-S) בשנת 2025 מתאפיין בתמהיל דינמי של יצרני סוללות מבוססים, סטרטאפים חדשניים, ושיתוף פעולה בין אקדמיות לתעשייה. המגזר פועל על מנת להשיג צפיפות אנרגיה גבוהה יותר, הפחתת עלויות, ושיפור חיי מחזור בהשוואה לסוללות ליתיום-ion הקונבנציונליות.随着市场的成熟, במספר שחקנים מרכזיים המצטיינים כנציגי תעשיה ממשיכים להרוויח ממסדות מחקר, טכניקות ייצור מתקדמות, ושותפויות אסטרטגיות.

• Sion Power Corporation הציבה את עצמה בחזית הפיתוח של סוללות Li-S, מתמקדת בחומרים קתודיים בעלי אנרגיה גבוהה ופרוצדורות ייצור ניתנות להרחבה. הטכנולוגיה שלהם Licerion, המשלבת קתודות גופרית מתקדמות, מושכת שותפויות עם יצרני רכב ותעופה הממחישים פתרונות אנרגיה דור הבא (Sion Power Corporation).
• OXIS Energy, לפני שנכנסה להנהלה בשנת 2021, הייתה חלוצה במחקר קתודות Li-S. נכסי הקניין הרוחני שלה נרכשו מאז על ידי שחקנים אחרים בתעשייה, במיוחד קבוצת מרצדס-בנץ, שמשלבת את ידע הייצור של OXIS במחקר ופיתוח הסוללות שלה עבור רכבים חשמליים (Mercedes-Benz Group AG).
• LG Energy Solution וSamsung SDI משקיעות רבות במחקר סוללות Li-S, תוך מיקוד חדשנות בחומר קתודה וקווי ייצור בקנה מידה ניסיוני. שתי החברות מנצלות את תשתיות הייצור הנרחבות שלהן כדי להאיץ את המסחור (LG Energy Solution, Samsung SDI).
• Solid Power מקדמת טכנולוגיית סוללות Li-S במצב מוצק, מדגישה את שילוב האלקטרוליטים המוצקים עם קתודות עשירות בגופרית כדי להתמודד עם היווצרות דנדריט ולשפר את הבטיחות. השותפויות שלהם עם יצרני רכב מדגישות את הפוטנציאל המסחרי של שיטות הייצור שלהם (Solid Power).
• שיתופי פעולה בין אקדמיה לתעשייה מש Shapes the competitive landscape. Institutions such as University of Cambridge and Stanford University are working with industry partners to scale up novel cathode architectures, including nanostructured sulfur composites and conductive polymer coatings.

הסביבה התחרותית מתביצה עוד השתהות על ידי יוזמות ממשלתיות בארצות הברית, באירופה ובאסיה, התומכות בפרויקטים ניסיוניים ותומכות בהעברת הטכנולוגיה. נכון לשנת 2025, השחקנים המובילים מתאפיינים ביכולת לחבר פריצות דרך מהלבורטוריון לציפיות למתקן ייצור ולבת התהליכים, מפעילים את המעבר הרחבי של סוללות Li-S ברכבים חשמליים, תעופה ואחסון רשת (IDTechEx).

תחזיות צמיחה בשוק (2025–2030): CAGR, ניתוח נפח וערך

שוק ייצור קתודות סוללות ליתיום-גופרית (Li-S) צפוי להתרחב באופן משמעותי בין השנים 2025 ל-2030, המנוהל על ידי דרישה גזרתית גבוהה לאחסון אנרגיה ביישומים כגון רכבי חשמל (EVs), אחסון רשת ואלקטרוניקה ניידת. לפי תחזיות של MarketsandMarkets, שוק הסוללות Li-S הגלובלי צפוי לרשום שיעור צמיחה שנתי מצטבר (CAGR) של כ-28% בתקופה זו, כאשר ייצור הקתודות מייצג חלק משמעותי בצמיחה זו בזכות ההתקדמות המתמשכת במדעי החומר ובתהליכי הייצור.

מבחינת ערך שוק, תחום הסוללות Li-S צפוי להגיע ליותר מ-3.5 מיליארד דולר עד 2030, לעומת 700 מיליון דולר שנערך בתחיבת העוצמה בשנת 2025. חלק השוק של ייצור הקתודות, הכולל פיתוח וייצור קומפוזיטים גופרית-פחמן, קשרים מתקדמים ותוספים מוליכים, צפוי להציג כ40% מהערך הכולל של השוק עד 2030. גידול זה מיוחס לתפקיד הקרדיניאלי של חדשנות הקתודה בהתגברות על האתגרים המובנים של גופרית, כמו מוליכות נמוכה והיווצרות השוט גופרית, המשפיעים ישירות על ביצועי הסוללה ועל כושר המסחר שלה.

מבחינת נפח, ייצור קתודות סוללות Li-S צפוי לגדול מכ-1,200 טון מתוד רשות ב-2025 ליותר מ-6,000 טון מתוד רשות עד 2030, כפי שדווח על ידי IDTechEx. עלייה זו החמישה משקפת גם את ההתרחבות של קווי הייצור הניסיוניים ובין את המעבר לייצור המוני, במיוחד באזורים כמו אסיה-פסיפיק ואירופה, שבהם תמריצים ממשלתיים והשקעות אסטרטגיות מאיצות את המסחור של טכנולוגיות סוללות דור הבא.

• מניעי צמיחה מרכזיים: לגורמים העיקריים המניעים צמיחה זו נכללים עלייה באימוץ רכבי EV, רגולציות מחמירות על פליטות, והדרישה לסוללות קלות עם קיבולת גבוהה בתחומי התעופה וההגנה.
• התקדמות טכנולוגית: פריצות דרך בייצור קתודות – כמו השימוש במארחים פחמיים ננומטריים ואלקטרוליטים במצב מוצק – צפויים לשדרג עוד יותר את הצפיפות האנרגטית ואת חיי המחזור, מה שיהפוך את סוללות Li-S לתחרותיות יותר עם הטכנולוגיות הנוכחיות ליתיום-יון.
• תחזית אזורית: צפוי שאסיה-פסיפיק תהיה המובילה גם מבחינת נפח וגם מבחינת ערך, ואחריה אירופה וצפון אמריקה, כאשר יצרני סוללות ושירותים מחקריים מגבירים את ההשקעות ב-R&D ויכול הייצור של קתודות Li-S.

באופן כללי, התקופה 2025–2030 צפויה להיות עיצובה עבור צמיחה משמעותית בתחום ייצור קתודות הסוללות ליתיום-גופרית, המונעת על ידי חדשנות טכנולוגית, התרחבות בתחום היישומים ופעולות מדיניות תומכות ברחבי העולם.

ניתוח שוק אזורי: צפון אמריקה, אירופה, אסיה-פסיפיק ושאר העולם

הנוף הגלובלי של ייצור קתודות סוללות ליתיום-גופרית (Li-S) מתפתח במהירות עם דינמיקות אזוריות ייחודיות שמעצב את השוק בצפון אמריקה, אירופה, אסיה-פסיפיק ושאר העולם. כל אזור מציע מניעים, אתגרים ויתרונות תחרותיים שונים בפיתוח ובמסחור של טכנולוגיות קתודות Li-S.

• צפון אמריקה: ארצות הברית וקנדה עומדות בחזית מחקר הסוללות Li-S, המונעים על ידי השקעות משמעותיות באנרגיה נקייה ובניידות חשמלית. מוסדות וחברות מובילות כמו מעבדות לאורנס ליבמור הלאומיות וSion Power מובילות חומרים קתודיים מתקדמים ותהליכי ייצור ניתנים להרחבה. לאזור יש יתרון בזכות מימון ממשלתי חזק ומיקוד על מקומיות שרשרת אספקה, במיוחד כתגובה לחששות על אבטחת מינרלים קריטיים. עם זאת, ייצור בקנה מידה מסחרי נותר מוגבל, כאשר מרבית הפעילות מתרכזת בפרויקטים ניסיוניים ובייצור בשלבים מוקדמים.
• אירופה: אירופה מדורגת כמוקד חדשני בנושא סוללות Li-S, המונע על ידי מטרות שאפתניות לדקרבוניזציה ודרישות הרגולציה על הסוללות של האיחוד האירופי. חברות כמו OXIS Energy (שנרכשה על ידי Avantium) וצמדים מחקריים כמו Batteries Europe מקדמים טכניקות ייצור קתודות, מתמקדים בקיימות ובמחזור. הדגש של האזור על ייצור ירוק ועקרונות של כלכלה מעגלית מעודד את פיתוח הקתודות הגופריתיים עם השפעה סביבתית מופחתת. יצרני רכב אירופיים וחברות תעופה גם חוקרים את הסוללות Li-S ליישומי רכבים חשמליים דור הבא וליישומי תעופה.
• אסיה-פסיפיק: אסיה-פסיפיק, בראשות סין, יפן ודרום קוריאה, שולטת בנוף ייצור הסוללות הגלובליות ומתרחבת בקצב מהיר עם אפשרויות ייצור קתודות Li-S. חברות סיניות, כולל CATL וGotion High-Tech, משקיעות רבות במחקר ופיתוח ובקו ניסיוני לסוללות Li-S, תוך ניצול של שרשראות אספקה הקיימות ומומחיות בייצור. טוראי אינדוסטריז ביפן ו-Samsung SDI בדרום קוריאה גם פעילים בפיתוח חומרים קתודיים מתקדמים. היתרון התחרותי של האזור טמון ביכולת ייצור המוניות ובמהירות המסחר, למרות האתגרים הטכניים כמו חיי מחזור והיווצרות דנדריט.
• שאר העולם: אזורים נוספים, כולל אוסטרליה וחלקים מהמזרח התיכון, נכנסים לשוק קתודות Li-S, בעיקר באמצעות יוזמות מונחות משאבים ושיתופי פעולה אקדמיים. אוסטרליה, עם עתודות גופרית וליתיום רבות, תומכת בסטרטאפים מקומיים ובפרויקטי מחקר, כמו בפרויקטים בCSIRO. עם זאת, ייצור בקנה מידה גדול עדיין מתפתח בשלב מוקדם, כאשר מרבית המאמצים מתמקדים בהתפתחות בשלבים מוקדמים והעברת טכנולוגיות.

בכלל, בעוד שאסיה-פסיפיק מובילה בהיקפי ייצור, צפון אמריקה ואירופה מניעות חדשנות וקיימות בייצור קתודות Li-S. המנעד של החוזקות האזוריות צפוי להאיץ את המסחור ואת אימוץ סוללות הליתיום-גופרית עד 2025.

אתגרים, סיכונים ומכשולים לאימוץ

ייצור קתודות סוללות ליתיום-גופרית (Li-S) מתמודד עם מספר אתגרים, סיכונים ומכשולים משמעותיים הממשיכים להפריע לאימוץ מסחרי רחב בשנת 2025. למרות ההבטחה של צפיפויות אנרגיה תאורטיות גבוהות יותר ועלויות נמוכות יותר לעומת סוללות ליתיום-יון קונבנציונליות, המעבר מהחדשנות במבחנים ללידת התפוקה התעשייתית נותר מסובך על ידי מכשולים טכניים וכלכליים.

• אפקט השוט של פוליסולפידים: אחת מהבעיות הטכניות המתמשכות היא השפעת השוט של פוליסולפידים, כאשר פוליסולפידים ליתימיים מסיסים הנוצרים במהלך המחזור נעים בין הקתודה לאנודה. זה מוביל לפיחות מהיר בקיבולת, יעילות קולם נמוכה וחיי מחזור גרועים. מאמצים להקטין זאת – כמו טכניקות קתודה מתקדמות, מסננים פונקציונליים, ותוספי אלקטרולייט – עלו על המורכבות והעלויות וטרם הצליחו לספק פתרון ניהולי, קשיח וגודל.
• אי יציבות חומר הקתודה: הטבע המוליך של גופרית מחייב שימוש בתוספים מוליכים ובמבני קומפוזיט מורכבים. השגת התפלגות גופרית אחידה ומגע חיצוני חזק בק масштабе הנכון זה קשה, לעיתים קרובות גורם לביצועים לא אחידים ותשואות ייצור נמוכות IDTechEx.
• קנה מערכות ייצור: רבות מהטכניקות המתקדמות ביותר לייצור קתודות – כמו קומפוזיטים פחמניים-גופרית ננומטריים או תהליכי ציפוי מתקדמים – עדיין לא מתאימות לייצור מהיר ומדויק. הגדלה של תהליכים אלו מבלי להקריב ביצועים או להיתקל בעלויות גבוהות נותרה מכשול מרכזי Frost & Sullivan.
• שרשרת אספקה וטוהר החומרים: הצורך בגופרית בטוהר גבוה ובחומרים פחמניים מיוחדים עלול להעמיס על שרשרות האספקה ולהגביר את העלויות. נוסף על כך, חוסר בספקיםEstablished לחלק מהחומרים המתקדמים מציב סיכונים בהפקה כדי לחדשות Benchmark Mineral Intelligence.
• קניין רוחני ואחידות: הנוף התחרותי מפוזר, עם מספר גישות בלעדיות לעיצוב ולעיבוד הקתודה. המפוזר הזה מקשה על אחידות, מגביר את סיכוני הסכסוכים, ומאט את פיתוח השיטות הטובות בתעשייה סוכנות האנרגיה הבינלאומית (IEA).

באופן כולל, אתגרים אלו מדגימים את הצורך בהמשכת R&D, שיתוף פעולה בין תחומים, והשקעה בפתרונות ייצור בקנה מידה על מנת לנעול את הפוטנציאל המסחרי המלא של קתודות סוללות ליתיום-גופרית.

הזדמנויות והמלצות אסטרטגיות

שוק הסוללות ליתיום-גופרית (Li-S) מצפה לצמיחה משמעותית, המונעת מהצורך צפוף יותר בסוללות קלות יותר ובקיבולת גבוהה יותר בתחומים כגון רכבי חשמל (EVs), תעופה ואחסון רשת. תהליכי ייצור הקתודות הם מרכזיים כדי לפתוח את הפוטנציאל המסחרי של סוללות Li-S, ויש מספר הזדמנויות לשחקנים לנצל את המצב המשתנה הזה בשנת 2025.

• שילוב חומר מתקדם: שילוב של תוספים מוליכים חדשים, כמו גרפן וננומטרים פחמניים, בקתודות הגופרית יכול לעזור בפתרון מוליכות הנמוכה של גופרית ולהקטין את ההשפעה של פוליסולפידים. חברות שמשקיעות בשילוב חדשני, נגיש ובעלויות נמוכות של חומרים אלה עשויות להשיג יתרון תחרותי. לדוגמה, שותפויות עם ספקי חומרים מתקדמים או בחינה פנימית ממוקדת על ארכיטקטורות קתודות ננומטריות עשויות להאיץ את המסחור (IDTechEx).
• אופטימיזציה של תהליכי ייצור: האצה של ייצור הקתוד תוך שימוש בציפוי רוחש, אופטימיזציה של הסלילות ויכולות במטלה יכולה להפחית את עלויות הייצור ולעזור להגביר את האחידות. אוטומציה ודיגיטציה של קווי הייצור, כפי שראינו בגיגפקות המובילות, יהיו משמעותיות כדי להרים הקידמה של ייצור סוללות Li-S כדי למלא את הביקושים המתרקמים Benchmark Mineral Intelligence.
• שיתופי פעולה אסטרטגיים: יצירת קשרים עם מוסדות אקדמיים, קונסורציות מחקר ויצרני הסוללות המוכרים עשויים להאיץ את תהליך העברת פריצות דרך מהלבורטוריון למוצרים מסחריים. שותפויות ורישוי טכנולוגי עשויים גם להקל על כניסות שיווקיות ולשתף את הסיכונים (Frost & Sullivan).
• פיתוח יישומים ממוקדים: התמקדות בשווקים נישים שבהם לסוללות Li-S יש יתרון מובהק – כמו כלי טייס בלתי מאוישים, לוויינים ורכבים חשמליים טווח ארוך – יכולה לספק להכנסות ראשוניות ולנתוני שדה יקרים להמשך שיפור המוצר (MarketsandMarkets).
• קיימות ואבטחת שרשרת אספקה: הדגשה של שימוש בגופרית בשפע, בעלות נמוכה ופיתוח מסלולי מחזור על חומרים קתודיים יכולה לשפר את הפרופיל הסביבתי והכוח הכלכלי של סוללות Li-S, וסוסים את הצעותיהם לשוק (International Energy Agency).

לסיכום, חברות שממוקדות בשילוב חומרים מתקדמים, חדשנות בתהליכים, שיתופי פעולה אסטרטגיים, פיתוח יישומים ממוקדים, וקיימות בייצור קתודות הן הממוקמות באופן הטוב ביותר כדי לקלוט את ההזדמנויות המתהוות בשוק סוללות Li-S בשנת 2025.

מבט לעתיד: יישומים מתהווים ומוקדי השקעה

המבט לעתיד של ייצור קתודות סוללות ליתיום-גופרית (Li-S) בשנת 2025 מעוצב על ידי התקדמות במחקר, הרחבת הייצור בקנה מידה ניסיוני, ועלייה בהשקעות אסטרטגיות המיועדות לאחסון אנרגיה דור הבא. ככל שהמגבלות של סוללות ליתיום-יון קונבנציונליות – במיוחד במונחים של צפיפות אנרגיה ומגבלות חומר גלם – הופכות לבולטות יותר, טכנולוגיית Li-S נתפסת יותר ויותר כאפשרות נוחה עבור סילקציות שדורשות פתרונות קלים במשקל ובקיבולת גבוהה, כגון תעופות חשמליות, חשמליות טווח ארוך, ואחסון בקנה מידה רשת.

יישומים מתהווים מניעים חדשנות בשיטות ייצור הקתודות. בייחוד, שילוב של מארחים פחמניים מתקדמים, פולימרים מוליכים, ואלקטרוליתים במצב מוצק מאפשר שיפורים משמעותיים בשימוש בגופרית ובחיי המחזור. חברות וקונסורציות מחקר מתמקדות בטכניקות ניתנות להרחבה כמו הפקת נמס, ייבוש ספריי, והפקת שכבות אטומיות כדי לייצר קתודות עם משקל גופרית גבוה ומזער את חוויית השוט של הגופרית. לדוגמה, OXIS Energy וSion Power הראו קווי ייצור ניסיוניים שמשלבים ארכיטקטורות קתודה בלעדיות, במטרה לצמצם את הפער בין ביצועי הלבורטוריום ולבין היכולת המסחרית.

• תעופה חשמלית: תחום התעופה הוא יישום מתהווה מרכזי, כאשר סוללות Li-S מציעות צפיפות אנרגיה גרברית שעולה על 400 Wh/kg, סף חשוב עבור מטוסים חשמליים. Airbus וחברות תעופה אחרות משקיעות בפרויקטים שיתופיים כדי להתאים את ייצור קתודות Li-S לתאים תעופתיים.
• רכב ותחבורה כבדה: יצרני רכב בוחנים את הסוללות Li-S עבור רכבים חשמליים (EVs) דור הבא ותחבורה כבדה, שנמשכים על ידי הפוטנציאל להתרחקות ארוכה ולצמצום התלות במינרלים קריטיים כמו קובלט וניקל. טסלה וToyota הגישו פטנטים שקשורים לחומרים קתודיים על בסיס גופרית ולתהליכי ייצור ניתנים להרחבה.
• אחסון רשת: שוק האחסון הסטטי הוא מוקד אחר, כאשר סוללות Li-S נמוכות מחירים ופוטנציאל גבוה בנוגע לצרכים של שילוב מתחדש וחשמל גיבוי. יוזמות משרד האנרגיה האמריקאי מממנות פרויקטים ניסיוניים כדי לאשר תאים גדולים מסוללות Li-S עבור יישומים ברשת.

פעילות ההשקעות רחבה, כאשר הון סיכון, מענקי ממשלה, ושיתופי פעולה תאגידיים מתדלקים סטרטאפים ושחקנים מבוססים כאחד. לפי IDTechEx, שוק הסוללות Li-S הגלובלי צפוי לעלות מעל 6 מיליארד דולר עד 2030, כאשר טכנולוגיות ייצור הקתודות מהוות חלק משמעותי מההוצאות על מחקר ופיתוח. בשנת 2025, יישאר הדגש על התמודדות עם מכשולים טכניים – כמו יציבות מחזורית ותהליך ייצור – תוך הרחבת הייצור כדי למלא את הדרישות של סקטורים בצמיחה גבוהה אלו.

מקורות & הפניות

• IDTechEx
• Sion Power
• LioNano
• European Commission
• University of Oxford
• Nature Research
• Toyota Motor Corporation
• Elsevier
• Sion Power Corporation
• University of Cambridge
• Stanford University
• MarketsandMarkets
• Lawrence Livermore National Laboratory
• CATL
• Gotion High-Tech
• CSIRO
• Frost & Sullivan
• Benchmark Mineral Intelligence
• International Energy Agency (IEA)
• Airbus