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グラフェン電池の世界市場は、2024年の1億3,780万米ドルから2033年には8億1,920万米ドルへと、2025年から2033年にかけて年平均成長率（CAGR）20.81%で大幅な拡大が見込まれています。この成長は、グラフェン電池が従来の電池に比べて高エネルギー密度、高速充電、優れた熱管理といった優位性を持つことから、電気自動車（EV）や携帯型電子機器、再生可能エネルギー貯蔵など幅広い分野での応用が拡大していることに起因します。グラフェンの優れた導電性と機械的強度が電池性能を向上させ、環境持続可能性への関心の高まりや、先進的なエネルギー貯蔵ソリューションへの需要増加も市場を牽引しています。研究開発への多大な投資と再生可能エネルギー統合への推進も、市場成長に大きく寄与しています。
市場トレンドとしては、グラフェン製造技術の進歩、テクノロジー企業と研究機関間の協力強化、EVやグリッド貯蔵システムへの統合拡大が挙げられます。生産コスト削減とスケーラビリティ向上への注力、急速充電や長寿命化といった性能向上が、グラフェン電池の魅力を高めています。地域別では、R&D投資、大規模な製造能力、家電・自動車分野からの旺盛な需要を背景に、アジア太平洋地域が市場をリードしています。特に中国、日本、韓国は、先進的な電池技術を推進する政府の取り組みやイノベーションへの資金提供によって最前線に立っています。主要企業には、Cabot Corporation、Elcora Advanced Materials Corp.、Global Graphene Group、Graphenano s.l.、Graphene Batteries AS、Hybrid Kinetic Group Limited、Nanotech Energy Inc.、XG Sciences Inc.などが名を連ねています。
グラフェン電池市場は、EV、携帯型電子機器、再生可能エネルギー貯蔵における製品用途の拡大といった機会を享受する一方で、高額な生産コスト、スケーラビリティの問題、標準化された製造プロセスの必要性といった課題に直面しています。これらの課題克服が、グラフェン電池技術の広範な商業化と市場浸透には不可欠です。
グラフェン電池は、従来の電池と比較して優れたエネルギー密度と効率を提供し、より小さく、より軽量な形態でより多くのエネルギーを貯蔵できるため、EVや家電製品、再生可能エネルギー貯蔵に特に有利です。効率の向上は、電池寿命の延長と充電時間の短縮にもつながります。例えば、Graphene Manufacturing Group (GMG) は、クイーンズランド大学との共同開発により、1000mAhを超える容量を持つグラフェンアルミニウムイオン電池のパウチセル製造に成功し、スケーラビリティの重要なマイルストーンを達成しました。また、グラフェンは炭素由来であるため、採掘や廃棄に大きな影響を与えるリチウムやコバルトなどの従来の電池材料と比較して、より環境に優しい選択肢となります。環境に配慮した技術への移行と、より厳格な環境規制がグラフェン電池の採用を推進しており、これは炭素排出量の削減と持続可能なエネルギー貯蔵の促進という世界的な取り組みと合致しています。特に自動車分野では、クリーンエア法や欧州連合の排出基準、インフレ削減法によるEV推進、そしてカリフォルニア州が2035年までにガソリン車の販売を禁止し、EV販売比率を段階的に引き上げる規制を導入するなど、大幅な規制変更が見られます。ナノテクノロジーと材料科学における継続的な研究開発は、グラフェン電池の改良と商業化を加速させ、製造方法、材料合成、電池設計の進歩を通じて、性能、安全性、費用対効果を向上させています。
グラフェンバッテリー市場は、生産技術の進歩とコスト削減戦略により、量産化と市場への普及が加速しています。これらの技術的進歩は、生産効率を高め、コストを削減することで、グラフェンバッテリーメーカーに恩恵をもたらしています。主要産業からの投資と関心も高まり、グラフェンベースのエネルギー貯蔵ソリューションの利点を活用しようとする企業によって市場成長がさらに刺激されています。例えば、2024年5月にはSolidion Technologyが特許取得済みの双極電極-パック（BEEP）技術を発表しました。これは個別のセルやモジュールを製造する代わりに、双極電極と固体電解質層を直列・並列に積層・接続することで、高電圧・大容量のバッテリーパックを形成します。このアプローチは製造を簡素化し、バッテリーの重量、体積、コストを大幅に削減するとともに、従来のバッテリーに必要な多数のハウジングやコネクタと比較して、単一のケーシングと少数のコネクタで済むという利点があります。
IMARC Groupの分析によると、グラフェンバッテリー市場はバッテリータイプと用途に基づいて分類されています。バッテリータイプ別では、リチウムイオン・グラフェンバッテリー、リチウム硫黄・グラフェンバッテリー、グラフェンスーパーキャパシタ、鉛蓄電池・グラフェンバッテリーがあり、このうちリチウムイオン・グラフェンバッテリーが市場の大部分を占めています。これは、従来のリチウムイオンバッテリーと比較して、優れたエネルギー密度、高速充電時間、長寿命といった利点に加え、グラフェンの組み込みが導電性と熱管理を向上させ、性能と安全性を高めるためです。電気自動車や家電製品など、高効率と耐久性が求められる用途で特に魅力的であり、生産技術の進歩によるコスト削減も市場支配を後押ししています。例えば、2023年2月にはEvonikが、中国のグラフェンメーカーSuperCに投資し、リチウムイオンバッテリーの航続距離、堅牢性、充電速度、耐用年数の向上を支援しています。
用途別では、自動車、エレクトロニクス、エネルギー、航空宇宙・防衛、産業用ロボット、ヘルスケアがあり、このうち自動車産業が最大の市場シェアを占めています。グラフェンバッテリーは、電気自動車（EV）に高エネルギー密度、高速充電時間、長寿命を提供し、EVの性能と消費者導入における重要な課題を解決します。業界レポートによると、グラフェンはEVバッテリーにおいて重要な材料となる見込みで、2030年代半ばまでにはリチウムと同等のコストになることが予測されており、経済的にも実現可能になります。また、環境に優しい技術への推進と厳しい排出規制がEVへの移行を加速させ、グラフェンのような先進バッテリー技術の需要をさらに押し上げています。欧州環境庁によると、2023年には欧州で新車登録台数が13.2%増加し、その約25%がEVでした。ノルウェーではEVのフリートシェアが90.5%に達するなど、EV普及が進んでいます。自動車メーカーは、車両効率の向上と持続可能な交通ソリューションへの高まる市場需要に応えるため、グラフェンバッテリーの研究開発に多額の投資を行っています。
地域別では、北米、欧州、アジア太平洋、ラテンアメリカ、中東・アフリカがあり、このうちアジア太平洋地域がグラフェンバッテリー市場をリードしています。この地域は、中国、日本、韓国などの強力なエレクトロニクス製造業、研究開発への多大な投資、先進技術に対する政府の強力な支援、そして急速に拡大する電気自動車市場が市場成長の主要因となっています。
グラフェンバッテリー市場は、その優れた導電性、耐久性、効率性により、従来のバッテリーと比較して高い競争力を持つ。特にアジア太平洋地域が市場成長の主要な牽引役となっており、中国、日本、韓国における先進バッテリー技術への高い需要、電気自動車（EV）生産と再生可能エネルギープロジェクトへの大規模な投資が市場を加速させている。エコノミスト・インテリジェンス・ユニット（EIU）の予測では、今後5年間で世界で販売される新規EV1億1500万台のうち63%をアジアが占め、2028年までにアジアの新規自動車販売の39%がEVになると見込まれている。
この地域は、ナノテクノロジーや材料科学の革新を促進するための政府の取り組みや資金提供に支えられた研究開発への強い注力からも恩恵を受けている。例えば、2024年1月には、iPowe Batteries Pvt Ltdがインドで初めてグラフェンシリーズ鉛蓄電池を発売した。主要な市場プレーヤーの存在と確立されたサプライチェーンインフラが、グラフェンバッテリーの効率的な生産と商業化能力を高め、アジア太平洋地域のリーダーシップを確固たるものにしている。
競争環境は非常に激しく、Cabot Corporation、Elcora Advanced Materials Corp.、Global Graphene Group、Graphenano s.l.、Graphene Batteries AS、Hybrid Kinetic Group Limited、Nanotech Energy Inc.、XG Sciences Inc.などが主要プレーヤーとして挙げられる。これらの主要企業は研究開発に多額の投資を行っており、スタートアップ企業も革新的なアプリケーションで大きな進歩を遂げている。例えば、2023年10月には、Skeleton TechnologiesがSiemens Financial Services (SFS)や丸紅株式会社を含む投資家から1億800万ユーロの資金を確保し、次世代製品の開発とスーパーキャパシタおよび新しい高出力バッテリー技術「SuperBattery」の製造拡大を加速させている。
市場では、製品開発と商業化を加速するためのパートナーシップやコラボレーションが活発に行われている。2024年7月には、ST Advanced Precision Co., Ltd.とNanotech Energyが戦略的提携を結び、Nanotech Energyの生産能力を強化することを目指している。この提携は、エネルギー貯蔵技術に対する世界的な需要の増加に対応するため、生産規模を拡大することを目的としており、両社は画期的なギガワット時規模のバッテリー工場を設計・建設し、エネルギー貯蔵容量と効率の新たな基準を打ち立てる計画である。
最近の市場ニュースとしては、2024年2月にHoneycomb Battery CompanyがNubia Brand International Corp.との事業統合を完了したことが挙げられる。また、2023年12月には、Nanotech Energyがカリフォルニア州チコに150MWの生産工場「Chico 2」を立ち上げたと発表した。米国製のグラフェンベースバッテリーセルの本格生産は2024年初頭に開始され、当初は毎分10セルから始まり、2024年末までに毎分20セルに増加する予定である。さらに、2025年までには、Chico 2で21700バッテリーセルを1日あたり30,000個のペースで製造する計画である。
本市場調査レポートは、2019年から2033年までのグラフェンバッテリー市場の様々なセグメント、過去および現在の市場トレンド、市場予測、ダイナミクスに関する包括的な定量的分析を提供する。レポートの範囲には、リチウムイオン、リチウム硫黄、グラフェンスーパーキャパシタ、鉛蓄電池などのバッテリータイプ、自動車、エレクトロニクス、エネルギー、航空宇宙・防衛、産業用ロボット、ヘルスケアなどのアプリケーション、アジア太平洋、ヨーロッパ、北米、ラテンアメリカ、中東・アフリカなどの地域が含まれる。ステークホルダーにとっての主な利点として、市場の推進要因、課題、機会に関する最新情報、主要な地域市場および国別市場の特定、ポーターの5つの力分析による競争レベルと市場の魅力度の評価、競争環境の理解などが挙げられる。
1 序文
2 調査範囲と方法論
2.1 調査目的
2.2 関係者
2.3 データソース
2.3.1 一次情報源
2.3.2 二次情報源
2.4 市場推定
2.4.1 ボトムアップアプローチ
2.4.2 トップダウンアプローチ
2.5 予測方法論
3 エグゼクティブサマリー
4 はじめに
4.1 概要
4.2 主要な業界トレンド
5 世界のグラフェンバッテリー市場
5.1 市場概要
5.2 市場実績
5.3 COVID-19の影響
5.4 市場予測
6 バッテリータイプ別市場内訳
6.1 リチウムイオン・グラフェンバッテリー
6.1.1 市場トレンド
6.1.2 市場予測
6.2 リチウム硫黄グラフェンバッテリー
6.2.1 市場トレンド
6.2.2 市場予測
6.3 グラフェンスーパーキャパシタ
6.3.1 市場トレンド
6.3.2 市場予測
6.4 鉛蓄グラフェンバッテリー
6.4.1 市場トレンド
6.4.2 市場予測
7 用途別市場内訳
7.1 自動車
7.1.1 市場トレンド
7.1.2 市場予測
7.2 エレクトロニクス
7.2.1 市場トレンド
7.2.2 市場予測
7.3 エネルギー
7.3.1 市場トレンド
7.3.2 市場予測
7.4 航空宇宙および防衛
7.4.1 市場トレンド
7.4.2 市場予測
7.5 産業用ロボット
7.5.1 市場トレンド
7.5.2 市場予測
7.6 ヘルスケア
7.6.1 市場トレンド
7.6.2 市場予測
8 地域別市場内訳
8.1 北米
8.1.1 米国
8.1.1.1 市場トレンド
8.1.1.2 市場予測
8.1.2 カナダ
8.1.2.1 市場トレンド
8.1.2.2 市場予測
8.2 アジア太平洋
8.2.1 中国
8.2.1.1 市場トレンド
8.2.1.2 市場予測
8.2.2 日本
8.2.2.1 市場トレンド
8.2.2.2 市場予測
8.2.3 インド
8.2.3.1 市場トレンド
8.2.3.2 市場予測
8.2.4 韓国
8.2.4.1 市場トレンド
8.2.4.2 市場予測
8.2.5 オーストラリア
8.2.5.1 市場トレンド
8.2.5.2 市場予測
8.2.6 インドネシア
8.2.6.1 市場トレンド
8.2.6.2 市場予測
8.2.7 その他
8.2.7.1 市場トレンド
8.2.7.2 市場予測
8.3 ヨーロッパ
8.3.1 ドイツ
8.3.1.1 市場トレンド
8.3.1.2 市場予測
8.3.2 フランス
8.3.2.1 市場トレンド
8.3.2.2 市場予測
8.3.3 イギリス
8.3.3.1 市場トレンド
8.3.3.2 市場予測
8.3.4 イタリア
8.3.4.1 市場トレンド
8.3.4.2 市場予測
8.3.5 スペイン
8.3.5.1 市場トレンド
8.3.5.2 市場予測
8.3.6 ロシア
8.3.6.1 市場トレンド
8.3.6.2 市場予測
8.3.7 その他
8.3.7.1 市場トレンド
8.3.7.2 市場予測
8.4 ラテンアメリカ
8.4.1 ブラジル
8.4.1.1 市場トレンド
8.4.1.2 市場予測
8.4.2 メキシコ
8.4.2.1 市場トレンド
8.4.2.2 市場予測
8.4.3 その他
8.4.3.1 市場トレンド
8.4.3.2 市場予測
8.5 中東およびアフリカ
8.5.1 市場トレンド
8.5.2 国別市場内訳
8.5.3 市場予測
9 SWOT分析
9.1 概要
9.2 強み
9.3 弱み
9.4 機会
9.5 脅威
10 バリューチェーン分析
11 ポーターのファイブフォース分析
11.1 概要
11.2 買い手の交渉力
11.3 供給者の交渉力
11.4 競争の程度
11.5 新規参入の脅威
11.6 代替品の脅威
12 価格分析
13 競争環境
13.1 市場構造
13.2 主要企業
13.3 主要企業のプロファイル
13.3.1 キャボット・コーポレーション
13.3.1.1 会社概要
13.3.1.2 製品ポートフォリオ
13.3.1.3 財務状況
13.3.1.4 SWOT分析
13.3.2 エルコーラ・アドバンスト・マテリアルズ・コーポレーション
13.3.2.1 会社概要
13.3.2.2 製品ポートフォリオ
13.3.2.3 財務状況
13.3.3 グローバルグラフェングループ
13.3.3.1 会社概要
13.3.3.2 製品ポートフォリオ
13.3.4 グラフェナノ s.l.
13.3.4.1 会社概要
13.3.4.2 製品ポートフォリオ
13.3.5 グラフェンバッテリーズ AS
13.3.5.1 会社概要
13.3.5.2 製品ポートフォリオ
13.3.6 ハイブリッド・キネティック・グループ・リミテッド
13.3.6.1 会社概要
13.3.6.2 製品ポートフォリオ
13.3.6.3 財務状況
13.3.7 ナノテック・エナジー・インク
13.3.7.1 会社概要
13.3.7.2 製品ポートフォリオ
13.3.8 XGサイエンス・インク
13.3.8.1 会社概要
13.3.8.2 製品ポートフォリオ
図のリスト
図1：世界のグラフェンバッテリー市場：主要な推進要因と課題
図2：世界のグラフェンバッテリー市場：販売額（百万米ドル）、2019-2024年
図3：世界のグラフェンバッテリー市場予測：販売額（百万米ドル）、2025-2033年
図4：世界のグラフェンバッテリー市場：バッテリータイプ別内訳（%）、2024年
図5：世界のグラフェンバッテリー市場：用途別内訳（%）、2024年
図6：世界のグラフェンバッテリー市場：地域別内訳（%）、2024年
図7：世界のグラフェンバッテリー（リチウムイオン・グラフェンバッテリー）市場：販売額（百万米ドル）、2019年および2024年
図8：世界のグラフェンバッテリー（リチウムイオン・グラフェンバッテリー）市場予測：販売額（百万米ドル）、2025-2033年
図9：世界のグラフェンバッテリー（リチウム硫黄・グラフェンバッテリー）市場：販売額（百万米ドル）、2019年および2024年
図10：世界のグラフェンバッテリー（リチウム硫黄・グラフェンバッテリー）市場予測：販売額（百万米ドル）、2025-2033年
図11：世界のグラフェンバッテリー（グラフェン・スーパーキャパシタ）市場：販売額（百万米ドル）、2019年および2024年
図12：世界のグラフェンバッテリー（グラフェン・スーパーキャパシタ）市場予測：販売額（百万米ドル）、2025-2033年
図13：世界のグラフェンバッテリー（鉛蓄電池・グラフェンバッテリー）市場：販売額（百万米ドル）、2019年および2024年
図14：世界のグラフェンバッテリー（鉛蓄電池・グラフェンバッテリー）市場予測：販売額（百万米ドル）、2025-2033年
図15：世界のグラフェンバッテリー（自動車）市場：販売額（百万米ドル）、2019年および2024年
図16：世界のグラフェンバッテリー（自動車）市場予測：販売額（百万米ドル）、2025-2033年
図17：世界のグラフェンバッテリー（電子機器）市場：販売額（百万米ドル）、2019年および2024年
図18：世界のグラフェンバッテリー（電子機器）市場予測：販売額（百万米ドル）、2025-2033年
図19：世界のグラフェンバッテリー（エネルギー）市場：販売額（百万米ドル）、2019年および2024年
図20：世界のグラフェンバッテリー（エネルギー）市場予測：販売額（百万米ドル）、2025-2033年
図21：世界：グラフェンバッテリー（航空宇宙・防衛）市場：販売額（百万米ドル）、2019年および2024年
図22：世界：グラフェンバッテリー（航空宇宙・防衛）市場予測：販売額（百万米ドル）、2025年～2033年
図23：世界：グラフェンバッテリー（産業用ロボット）市場：販売額（百万米ドル）、2019年および2024年
図24：世界：グラフェンバッテリー（産業用ロボット）市場予測：販売額（百万米ドル）、2025年～2033年
図25：世界：グラフェンバッテリー（ヘルスケア）市場：販売額（百万米ドル）、2019年および2024年
図26：世界：グラフェンバッテリー（ヘルスケア）市場予測：販売額（百万米ドル）、2025年～2033年
図27：北米：グラフェンバッテリー市場：販売額（百万米ドル）、2019年および2024年
図28：北米：グラフェンバッテリー市場予測：販売額（百万米ドル）、2025年～2033年
図29：米国：グラフェンバッテリー市場：販売額（百万米ドル）、2019年および2024年
図30：米国：グラフェンバッテリー市場予測：販売額（百万米ドル）、2025年～2033年
図31：カナダ：グラフェンバッテリー市場：販売額（百万米ドル）、2019年および2024年
図32：カナダ：グラフェンバッテリー市場予測：販売額（百万米ドル）、2025年～2033年
図33：アジア太平洋：グラフェンバッテリー市場：販売額（百万米ドル）、2019年および2024年
図34：アジア太平洋：グラフェンバッテリー市場予測：販売額（百万米ドル）、2025年～2033年
図35：中国：グラフェンバッテリー市場：販売額（百万米ドル）、2019年および2024年
図36：中国：グラフェンバッテリー市場予測：販売額（百万米ドル）、2025年～2033年
図37：日本：グラフェンバッテリー市場：販売額（百万米ドル）、2019年および2024年
図38：日本：グラフェンバッテリー市場予測：販売額（百万米ドル）、2025年～2033年
図39：インド：グラフェンバッテリー市場：販売額（百万米ドル）、2019年および2024年
図40：インド：グラフェンバッテリー市場予測：販売額（百万米ドル）、2025年～2033年
図41：韓国：グラフェンバッテリー市場：販売額（百万米ドル）、2019年および2024年
図42：韓国：グラフェンバッテリー市場予測：販売額（百万米ドル）、2025年～2033年
図43：オーストラリア：グラフェンバッテリー市場：販売額（百万米ドル）、2019年および2024年
図44：オーストラリア：グラフェンバッテリー市場予測：販売額（百万米ドル）、2025年～2033年
図45：インドネシア：グラフェンバッテリー市場：販売額（百万米ドル）、2019年および2024年
図46：インドネシア：グラフェンバッテリー市場予測：販売額（百万米ドル）、2025年～2033年
図47：その他：グラフェンバッテリー市場：販売額（百万米ドル）、2019年および2024年
図48：その他：グラフェンバッテリー市場予測：販売額（百万米ドル）、2025年～2033年
図49：欧州：グラフェンバッテリー市場：販売額（百万米ドル）、2019年および2024年
図50：欧州：グラフェンバッテリー市場予測：販売額（百万米ドル）、2025年～2033年
図51：ドイツ：グラフェンバッテリー市場：販売額（百万米ドル）、2019年および2024年
図52：ドイツ：グラフェンバッテリー市場予測：販売額（百万米ドル）、2025年～2033年
図53：フランス：グラフェンバッテリー市場：販売額（百万米ドル）、2019年および2024年
図54：フランス：グラフェンバッテリー市場予測：販売額（百万米ドル）、2025年～2033年
図55：英国：グラフェンバッテリー市場：販売額（百万米ドル）、2019年および2024年
図56：英国：グラフェンバッテリー市場予測：販売額（百万米ドル）、2025年～2033年
図57：イタリア：グラフェンバッテリー市場：販売額（百万米ドル）、2019年および2024年
図58：イタリア：グラフェンバッテリー市場予測：販売額（百万米ドル）、2025年～2033年
図59：スペイン：グラフェンバッテリー市場：販売額（百万米ドル）、2019年および2024年
図60：スペイン：グラフェンバッテリー市場予測：販売額（百万米ドル）、2025年～2033年
図61：ロシア：グラフェンバッテリー市場：販売額（百万米ドル）、2019年および2024年
図62：ロシア：グラフェンバッテリー市場予測：販売額（百万米ドル）、2025年～2033年
図63：その他：グラフェンバッテリー市場：販売額（百万米ドル）、2019年および2024年
図64：その他：グラフェンバッテリー市場予測：販売額（百万米ドル）、2025年～2033年
図65：ラテンアメリカ：グラフェンバッテリー市場：販売額（百万米ドル）、2019年および2024年
図66：ラテンアメリカ：グラフェンバッテリー市場予測：販売額（百万米ドル）、2025年～2033年
図67：ブラジル：グラフェンバッテリー市場：販売額（百万米ドル）、2019年および2024年
図68：ブラジル：グラフェンバッテリー市場予測：販売額（百万米ドル）、2025年～2033年
図69：メキシコ：グラフェンバッテリー市場：販売額（百万米ドル）、2019年および2024年
図70：メキシコ：グラフェンバッテリー市場予測：販売額（百万米ドル）、2025年～2033年
図71：その他：グラフェンバッテリー市場：販売額（百万米ドル）、2019年および2024年
図72：その他：グラフェンバッテリー市場予測：販売額（百万米ドル）、2025年～2033年
図73：中東およびアフリカ：グラフェンバッテリー市場：販売額（百万米ドル）、2019年および2024年
図74：中東およびアフリカ：グラフェンバッテリー市場：国別内訳（%）、2024年
図75：中東およびアフリカ：グラフェンバッテリー市場予測：販売額（百万米ドル）、2025年～2033年
図76：世界：グラフェンバッテリー産業：SWOT分析
図77：世界：グラフェンバッテリー産業：バリューチェーン分析
図78：世界：グラフェンバッテリー産業：ポーターのファイブフォース分析
グラフェンバッテリーとは、グラフェンまたはグラフェンベースの材料を電極（正極、負極）や電解質に組み込むことで、従来のバッテリー性能を大幅に向上させた次世代の蓄電池を指します。これはグラフェンのみで構成されるバッテリーではなく、既存のリチウムイオンバッテリーなどの技術をグラフェンで強化する形が一般的です。グラフェンは、炭素原子が六角形格子状に並んだ厚さ1原子のシート状物質で、非常に高い電気伝導性、優れた強度、広い表面積といった特性を持ちます。これらの特性により、充電速度の向上、エネルギー密度の増加、サイクル寿命の延長、安全性や熱管理性能の改善が期待されています。
グラフェンバッテリーの種類としては、最も普及が進んでいるのがグラフェン強化リチウムイオンバッテリーです。これは、負極材のグラファイトの一部または全部をグラフェンに置き換えたり、正極材の複合材料にグラフェンを添加したりするものです。また、グラフェンの高い表面積と導電性を活かしたグラフェンスーパーキャパシタも存在します。これはバッテリーとは異なり、非常に高速な充放電が可能で、高出力が求められる用途に適しています。さらに、次世代技術として、グラフェンを固体電解質や電極に用いることで、より高い安全性とエネルギー密度を実現するグラフェン固体電池や、非常に高速な充電が可能なグラフェンアルミニウム電池なども研究開発が進められています。
用途・応用分野は非常に広範です。電気自動車（EV）では、充電時間の劇的な短縮、航続距離の延長、バッテリー寿命の向上が期待され、普及の鍵を握るとされています。スマートフォンやノートパソコンなどの携帯電子機器では、急速充電、バッテリーの薄型化、長時間駆動に貢献します。ドローンや無人航空機（UAV）では、軽量化と飛行時間の延長、迅速な再充電が可能となり、運用効率が向上します。再生可能エネルギーの貯蔵システムでは、高出力と長寿命が求められるため、太陽光発電や風力発電の安定化に寄与するグリッドスケールのエネルギー貯蔵にも応用されます。その他、ウェアラブルデバイス、医療機器、宇宙航空分野など、高性能で信頼性の高い電源が必要なあらゆる分野での活用が期待されています。
関連技術としては、まず既存のリチウムイオンバッテリー技術が基盤となります。グラフェンは2次元ナノ材料であるため、その特性を最大限に引き出すためには、ナノ材料科学の深い理解が不可欠です。高品質なグラフェンを効率的に製造するための合成技術も重要で、化学気相成長法（CVD）、液相剥離法、酸化グラフェン還元法などが研究されています。また、グラフェンが性能向上に寄与する固体電池技術やスーパーキャパシタ技術も密接に関連しており、これらの技術の進化がグラフェンバッテリーの発展を加速させます。さらに、高性能なバッテリーを安全かつ最適に運用するためには、高度なバッテリー管理システム（BMS）の進化も欠かせません。これらの多岐にわたる技術が複合的に発展することで、グラフェンバッテリーの実用化と普及が進められています。