Qrafitdən on qat daha çox saxlama qabiliyyəti, doldurulmanı təşviq etmək üçün indiyə qədər litium-ion batareyalarda istifadə edilən material. Bu, qarşıdakı illərdə həm “smartfonlar”da, həm cihazlarda, həm də avtomobil akkumulyatorlarının anodlarında (Volkswagen-in Saquntoda qarşıdan gələn gigafabrikinin tikintisini elan etdiyi sektorda) silikonun istifadəsinin proqnozlaşdırılmasının səbəbidir. elektrik avtomobilləri üçün akkumulyatorların istehsalı, gözlənilən nəsil 3.000 iş yeri ilə). ABŞ-dakı Sila Nanotechnologies kimi şirkətlər bu mineralla ilk akkumulyator qurğularının istehsalına başlandığını təsdiqləyiblər.
İspaniyada yer qabığında ikinci ən bol olan və qrafitdən daha əlçatan olan bu mineral üzərində işləyən bir neçə tədqiqat mərkəzi var (bir çox digər hallarda olduğu kimi - məsələn, "nadir torpaqlar" - Çin hegemonluğu ilə) qayalar və ya qum və çıxarıldıqdan sonra faydalı həyat dövrünə başlaya bilər.
Xuan Xose Vilatela və institutun Çoxfunksiyalı Nanokompozitlər Qrupunun bir hissəsi olan Richard Schäufele tərəfindən birgə maliyyələşdirilən IMDEA Materials-ın (Madrid İcmasına bağlı tədqiqat institutu) spin-offu olan Floatech-də etdikləri budur.
İndiki və gələcək
Universidad Iberoamericana de México-dan fiziki mühəndis və Kembric Universitetinin doktoru Vilatela bu materialla işləməyin mahiyyətini vurğulayır: həmçinin çəki və ölçüdə azalma”.
Tədqiqatçının bir əlaməti olaraq, yenilik prosesin "fəzilətli saytda" hər yerdə olması üçün daha çox istehsal, daha aşağı qiymət... davamlı istehsalın qaytarılması ilə daha da təkmilləşdirilməsinə yönəlmişdir: "Silikon bir cihaza çevrilmə prosesini tələb edir. Floatech-də bütün həlledicilərin və qarışdırma prosesinin aradan qaldırılması, buna görə də ətraf mühitin izi azalacaq”. 2023-cü ildə ilk pilot zavodun tikintisi və 2025-ci ilə qədər məhsulun hazır olması məqsədi ilə investisiya turunun ortasında bir tur (tədqiqatda mükəmməllik layihəsindən Avropa Tədqiqat Şurasının dəstəyini aldılar).
Əlbəttə ki, silikon üstünlüklərlə yüklənsə də, litium-ion batareyalardakı doldurma və boşalma prosesinə xas olan həcmdə davamlı dəyişikliklər səbəbindən onun çatlaması kimi bir sıra vacib şərt təqdim edir. Bu mənada Madrid Muxtar Universitetinin tətbiqi fizika professoru Karmen Morant bu mineralın əhəmiyyətini vurğulayır: “O, litium batareyaları üçün anod materialı kimi çox perspektivlidir, çünki o, ən yüksək xüsusi-nəzəri tutuma malik elementdir. və təbiətdə çox zəngindir. Bu, məsələn, bərpa olunan enerjinin saxlanmasında çox vacib ola bilər. Bununla belə, silisiumda litiumun daxil edilməsi/çıxarılması zamanı baş verən böyük həcm dəyişiklikləri səbəbindən materialın həcmi dörd dəfə artır və azalır, anod çatlayır, qırılır və batareya sabitliyini itirir. Bu səbəbdən biz kiçik ölçülü materiallardan, məsələn, nazik silikon plyonkalar və silikon nanotellərdən istifadə etməklə bu batareyaların faydalı ömrünü necə artırmağı öyrənirik”.
Həll, Morantın qeyd etdiyi kimi, “daha incə silikon təbəqələri ilə işləmək və şaquli düzlənmiş silikon nanotelləri hazırlamaqla vacib bir fiziki addım olmuşdur. Bunu vizuallaşdırmaq üçün, yükləmə-boşaltma prosesləri zamanı həcmi artan boşluqlar arasında yerləşə bilən ağrı sünbüllərinə bənzər bir şey olardı. Mütəxəssis onu da vurğulayır ki, bu sahədə iki növ silisium var: “kristal (daha bahalı və kommersiya baxımından əlverişli deyil) və amorf, daha məsaməli və materialların tətbiqi ilə “aşqarlana bilən”. CIEMAT-ın (Enerji, Ətraf Mühit və Texnoloji Tədqiqatlar Mərkəzi) Fotovoltaik Günəş Enerjisi Bölməsi olan Depozitli Silikon Cihazlar Qrupu ilə əməkdaşlıqda araşdırdığımız daha keçirici”.
CIC energiGUNE-də Hüceyrə Prototipləmə tədqiqat qrupunda doktorluqdan sonrakı tədqiqatçı Marta Kabello vəziyyətində o, sənayenin indiyədək anodlarda 5 ilə 8% arasında çox az miqdarda silikon istifadə etdiyini vurğulayır. Və o, qurumun Avropa layihəsində iştirakını vurğulayır 3beLiEVe, “məqsədi Avropada dizayn edilmiş və istehsal edilmiş birinci nəsil akkumulyatorların tədarükü və təchizatı vasitəsilə elektrik avtomobilləri üçün gələcək bazarda Avropa akkumulyator və avtomobil sənayesinin mövqeyini gücləndirməkdir. Bu layihədə silisiumun anod materialına daxil olması araşdırılır.
Álava Texnologiya Parkında yerləşən mərkəzin bu inkişafı, digər görkəmli Avropa layihəsində iştirakdan əvvəl Graphene Flagship Core 2, “burada qrafenlə birləşdirilmiş silikon anodlar üzərində tədqiqat aparıldı və materialların bu birləşməsini miqyasına salmağı bacardı. istehsal kütləsi".
New Times
Davamlılığın nəticəsi olaraq, Cabello qeyd edir ki, akkumulyatorun enerji sıxlığının artması bir şarjla qənaət etmək üçün daha çox kilometr təklif edə bilən akkumulyatorlu elektrik nəqliyyat vasitələrinə sahib olmağa imkan verəcək: silikon anodlarda sənaye əsaslı litium-ion batareyaları. minimuma endirilir, odur ki, bu anodların istehsalı və prosesi sulu mühitdə, ümumi istifadə edilən, zəhərli olan və batareyaların təhlükəsizliyini azaldan üzvi həlledicilərdən uzaqda aparılır”.
Digər diqqətçəkən məqam, bütün akkumulyatorun dəyər zəncirini əhatə edən ikinci pan-Avropa tədqiqat və innovasiya layihəsində (IPCEI) seçilən Little Electric Cars ilə birlikdə İspaniyanın Ferroglobe şirkətidir.
Dünyanın aparıcı silikon metal və silikon-manqan ferroərintiləri istehsalçısı, İspaniya, Fransa, Norveçdə istehsal müəssisələri ilə günəş enerjisi, avtomobil, istehlak məhsulları, tikinti və enerji sektoru kimi dinamik və sürətlə inkişaf edən bazarlarda dünya üzrə müştəri bazasına malikdir. , Cənubi Afrika, ABŞ, Kanada, Argentina və Çin (dünyada 26 soba ilə 69 istehsal mərkəzi və dünya üzrə təxminən 3400 işçi).
İspaniyada yeganə olan silisium metallurgiya fabriki ilə birlikdə İnnovasiya və Ar-Ge Mərkəzində (La Coruña, Sabonda) Ferroglobe litium anodu üçün silikon tozunun (mikrometrik və nanometrik) inkişafı üçün strateji innovasiya planını işə saldı. -ion batareyaları. “Şirkət (onlar qeyd edirlər) avtomobil və mobillik sənayesinin üzləşdiyi cari çağırışa həll yollarını təqdim etmək istəyir, məsələn, daha dayanıqlı və iqlimə uyğun olmayan texnologiyalara keçidi təşviq etmək. Bu kontekstdə akkumulyatorlar bu dəyişikliyin əsas texnologiyasıdır, lakin onların istehsalı üçün zəruri olan qabaqcıl materialların tədarükünü təmin etmək lazımdır”. Silikonun gəlirlilik və davamlılıq arasındakı əlaqəni aydınlaşdırmaq üçün ilk onilliyin əsas materiallarından biri kimi qurulduğu beynəlxalq ssenari.
