У дзесяць разоў большая ёмістасць, чым у графіту, матэрыялу, які да гэтага часу выкарыстоўваўся ў літый-іённых батарэях для садзейнічання зарадцы. Гэта прычына для праекцыі выкарыстання крэмнію ў бліжэйшыя гады, як у «смартфонах» і прыладах, так і ў анодах аўтамабільных акумулятараў (сектар, у якім Volkswagen толькі што абвясціў аб будучым будаўніцтве гігазаводу ў Сагунта для вытворчасці акумулятараў для электрамабіляў, з чаканым стварэннем 3.000 працоўных месцаў). І такія кампаніі, як Sila Nanotechnologies, у Злучаных Штатах, пацвердзілі пачатак вытворчасці сваіх першых акумулятараў з гэтым мінералам.
У Іспаніі ёсць некалькі даследчых цэнтраў, якія працуюць над гэтым мінералам, другім па распаўсюджанасці ў зямной кары і больш даступным, чым графіт (як і ў многіх іншых выпадках - напрыклад, «рэдкія зямлі» - з кітайскай гегемоніяй), паколькі ён прысутнічае ў камяні або пясок, і пасля здабывання ён можа пачаць свой жыццёвы цыкл.
Гэта тое, што яны робяць у Floatech, аддзяленні IMDEA Materials (навукова-даследчага інстытута, далучанага да Мадрыдскай суполкі), сумеснага фінансавання Хуана Хасэ Вілатэлы і Рычарда Шойфеле, часткай Інстытуцкай групы шматфункцыянальных нанакампазітаў.
Сучаснасць і будучыня
Вілатэла, інжынер-фізік з Ібераамерыканскага ўніверсітэта ў Мексіцы і доктарская ступень з Кембрыджскага ўніверсітэта, падкрэслівае сутнасць працы з гэтым матэрыялам: а таксама зніжэнне вагі і памераў».
Як знак даследчыка, інавацыя засяроджана на ўдасканаленні працэсу, каб быць паўсюдным на «добранадзейным участку» большага вытворчасці, больш нізкай цаны... з вяртаннем устойлівага вытворчасці: «Крэмній патрабуе працэсу пераўтварэння ў прыбор, для што ў Floatech ліквідацыі ўсіх растваральнікаў і працэсу змешвання, такім чынам, на навакольнае асяроддзе будзе паменшаны ». Тур у сярэдзіне інвестыцыйнага раунда з мэтай пабудаваць першую пілотную ўстаноўку ў 2023 годзе і падрыхтаваць прадукт да 2025 года (яны атрымалі падтрымку Еўрапейскага даследчага савета ў рамках праекта перадавога вопыту ў галіне даследаванняў).
Вядома, нягледзячы на тое, што крэмній мае свае перавагі, ён мае некаторыя імператывы, напрыклад, яго парэпання з-за бесперапынных змяненняў аб'ёму, тыповых для працэсу зарадкі і разрадкі ў літый-іённых батарэях. У гэтым сэнсе Кармэн Морант, прафесар прыкладной фізікі ў Аўтаномным універсітэце Мадрыда, падкрэслівае важнасць гэтага мінерала: «Гэта вельмі перспектыўны ў якасці аноднага матэрыялу для літыевых батарэй, таму што гэта элемент з самай высокай удзельна-тэарэтычнай ёмістасцю. і вельмі багатая ў прыродзе. Гэта можа быць вельмі важным, напрыклад, пры захоўванні аднаўляльных крыніц энергіі. Аднак з-за вялізных варыяцый аб'ёму, якія адбываюцца пры ўвядзенні / экстракцыі літыя ў крэмній, калі матэрыял павялічваецца і памяншаецца ў аб'ёме да чатырох разоў, анод трэскаецца, ламаецца і батарэя губляе ўстойлівасць. Па гэтай прычыне мы вывучаем, як павялічыць тэрмін службы гэтых батарэй за кошт выкарыстання матэрыялаў малых памераў, такіх як, напрыклад, тонкія крэмніевыя плёнкі і крамянёвыя нанадроты».
Рашэнне было неабходным фізічным крокам, як адзначае Морант, «працуючы з значна больш тонкімі пластамі крэмнію і вырабляючы вертыкальна выраўнаваныя крэмніевыя нанадроты. Для візуалізацыі гэта было б нешта падобнае да болевых скокаў, паміж тымі прасторамі, якія павялічваюцца ў аб'ёме, можна размясціць падчас пагрузачна-разгрузачных працэсаў». Спецыяліст таксама падкрэслівае, што ў гэтай галіне існуе два віды крэмнію: «крышталічны (даражэйшы і камерцыйна невыгодны) і аморфны, больш порысты і які можна «легаваць» з увядзеннем матэрыялаў, каб ён усё яшчэ быў больш праводзяць, што мы даследуем у супрацоўніцтве з Deposited Silicon Devices Group, фотаэлектрычным блокам сонечнай энергіі CIEMAT (Цэнтр энергетычных, экалагічных і тэхналагічных даследаванняў)».
У выпадку Марты Кабэла, аспіранта ў даследчай групе па прататыпаванні клетак у CIC energiGUNE, яна падкрэслівае, як да гэтага часу прамысловасць выкарыстоўвала вельмі нізкую колькасць крэмнію ў анодах, ад 5 да 8%. І гэта падкрэслівае ўдзел установы ў еўрапейскім праекце 3beLiEVe, «мэтай якога з'яўляецца ўмацаванне пазіцый еўрапейскай акумулятарнай і аўтамабільнай прамысловасці на будучым рынку электрамабіляў праз і пастаўку батарэй першага пакалення, распрацаваных і вырабленых у Еўропе. У гэтым праекце даследуецца ўвядзенне кремнезема ў анодны матэрыял.
Гэтаму развіццю цэнтра, размешчанага ў тэхналагічным парку Álava, папярэднічаў удзел у іншым выбітным еўрапейскім праекце Graphene Flagship Core 2, «дзе даследаванне крэмніевых анодаў у спалучэнні з графенам, у выніку чаго атрымалася маштабаваць гэтую камбінацыю матэрыялаў для свайго маса вытворчасці».
Новыя часы
У выніку ўстойлівасці, Кабэла адзначае, што павелічэнне шчыльнасці энергіі батарэі дасць магчымасць мець электрамабілі з батарэямі, здольнымі праехаць больш кіламетраў, каб зэканоміць на адной зарадцы: прамысловыя літый-іённыя батарэі ў крамянёвых анодах зведзены да мінімуму, заключаецца ў тым, што вытворчасць і апрацоўка гэтых анодаў ажыццяўляюцца ў водным асяроддзі, удалечыні ад звычайна выкарыстоўваюцца арганічных растваральнікаў, якія з'яўляюцца таксічнымі і зніжаюць бяспеку батарэй ».
Яшчэ адным важным момантам з'яўляецца іспанская кампанія Ferroglobe разам з Little Electric Cars, абраная ў другім агульнаеўрапейскім даследчым і інавацыйным праекце (IPCEI), які ахоплівае ўсю ланцужок стварэння кошту акумулятараў.
Вядучы ў свеце вытворца металічнага крэмнію і ферасплаваў крэмнія-марганца, ён мае сусветную кліенцкую базу на хутка растучых і дынамічных рынках, такіх як сонечная, аўтамабільная, спажывецкія тавары, будаўніцтва і энергетычны сектар, з вытворчымі прадпрыемствамі ў Іспаніі, Францыі, Нарвегіі , Паўднёвая Афрыка, ЗША, Канада, Аргенціна і Кітай (26 вытворчых цэнтраў, з 69 печамі па ўсім свеце і каля 3400 супрацоўнікаў па ўсім свеце).
У сваім інавацыйным і навукова-даследчым цэнтры (у Сабоне, Ла-Карунья), разам з металургічнай фабрыкай кремнезема, адзінай у Іспаніі, Ferroglobe запусціла стратэгічны інавацыйны план па распрацоўцы парашка крэмнію (мікраметрычнага і нанаметрычнага) для анода літыя. -іённыя батарэі. «Кампанія (яны адзначаюць) хоча даць рашэнні для актуальнай праблемы, з якой сутыкаецца аўтамабільная індустрыя і мабільнасць, напрыклад, прасоўваць пераход да больш устойлівых і кліматычна нейтральных тэхналогій. У гэтым кантэксце батарэі з'яўляюцца ключавой тэхналогіяй для гэтай змены, але неабходна забяспечыць пастаўку перадавых матэрыялаў, неабходных для іх вытворчасці». Міжнародны сцэнар, у якім крэмній лічыцца адным з асноўных матэрыялаў першага дзесяцігоддзя для высвятлення ўзаемасувязі паміж прыбытковасцю і ўстойлівасцю.
