Dece volte più capacità d'almacenamiento chì u grafitu, u materiale utilizatu finu à avà in batterie di lithium-ion per prumove a carica. Questu hè u mutivu di a prughjezzione di l'usu di siliciu in l'anni à vene, sia in i "smartphones" è in i dispositi, è ancu in l'anodi di batterie di l'auto (settore in u quale Volkswagen hà appena annunziatu a custruzzione imminente di una gigafabrica in Saguntu per fabricazione di batterie per vitture elettriche, cù una generazione prevista di 3.000 XNUMX impieghi). E cumpagnie cum'è Sila Nanotechnologies, in i Stati Uniti, anu cunfirmatu l'iniziu di a produzzione di i so primi unità di bateria cù questu minerale.
A Spagna hà parechji centri di ricerca chì travaglianu nant'à stu minerale, u sicondu più abbundante in a crosta terrestre è più accessibile ch'è u grafite (cum'è in parechji altri casi -per esempiu, e "terre rare"-, cù egemonia chinesa), cum'è hè prisenti rocci o sabbia, è una volta estratti, pò principià u so ciclu di vita utile.
Hè ciò chì facenu in Floatech, una spin-off di IMDEA Materials (un istitutu di ricerca attaccatu à a Comunità di Madrid), cofinanziatu da Juan José Vilatela è Richard Schäufele, parte di u Gruppu Multifunctional Nanocomposites di l'istitutu.
Presente è futuru
Vilatela, un ingegnere fisicu da l'Università Iberoamericana di Messicu è un dutturatu da l'Università di Cambridge, mette in risaltu l'essenza di travaglià cù stu materiale: è ancu a riduzione di u pesu è di a dimensione ".
Cum'è un segnu di u circadori, l'innuvazione si cuncintra à raffinà u prucessu per esse ubiquitous in u 'situ virtuoso' più grande manifattura, prezzu più bassu ... cù u ritornu di a pruduzzione sustinibili: "U siliciu hè bisognu di un prucessu di trasfurmazioni in un appliance, per chì à Floatech elimina tutti i solventi è u prucessu di mischju, cusì l'impronta ambientale serà ridutta ". Un giru à mezu à un giru d'investimentu, in vista di custruì a prima pianta pilotu in u 2023 è avè un pruduttu prontu per u 2025 (anu avutu u sustegnu di u Cunsigliu Europeu di a Ricerca, da un prughjettu d'eccellenza in a ricerca).
Di sicuru, ancu s'è u silicuu vene carricu di vantaghji, presenta qualchì imperativu, cum'è u so cracking per via di i continui cambiamenti in u voluminu tipici di u prucessu di carica è scaricamentu in batterie di lithium-ion. In questu sensu, Carmen Morant, Prufessore di Fisica Applicata à l'Università Autònoma di Madrid, mette in risaltu l'impurtanza di stu minerale: "Hè assai prumessu cum'è un materiale anodu per e batterie di lithium, perchè hè l'elementu cù a più alta capacità teorica specifica. è assai abbundante in natura. Puderia esse assai impurtante, per esempiu, in u almacenamentu di l'energii rinnuvevuli. In ogni casu, per via di l'enorme variazioni di u voluminu chì si trovanu in l'intruduzione / estrazione di lithium in silicone, induve u materiale aumenta è diminuisce in u voluminu finu à quattru volte, l'anodu crack, rompe è a bateria perde stabilità. Per questu mutivu, studiemu cumu per aumentà a vita utile di queste batterie per mezu di l'usu di materiali in dimensioni chjuche, cum'è, per esempiu, filmi di siliciu sottili è nanofili di siliciu ".
A suluzione hè stata un passu fisicu imperativu, cum'è Morant indica, "travagliendu cù strati assai più sottili di siliciu è fabricà nanofili di siliciu allineati verticalmente. Per visualizzà, saria qualcosa simili à i spikes di un dulore, trà quelli spazii chì aumentanu in u voluminu pò esse accoltu durante i prucessi di carica-scaricamentu ". U specialista mette ancu in risaltu chì ci sò dui tippi di siliciu in questu campu: "u cristalinu (più caru è micca cumerciu viable), è l'amorfu, più poroso è chì pò esse "dopatu" cù l'intruduzioni di materiali per ch'ellu sia sempre. più cunduttivi, nantu à quale avemu investigatu in cullaburazione cù u Gruppu di Dispositivi di Siliciu Depositu, Unità di Energia Solare Fotovoltaica di u CIEMAT (Centru per l'Energia, l'Ambiente è a Ricerca Tecnologica) ".
In u casu di Marta Cabello, una ricerca postdoctorale in u gruppu di ricerca Cell Prototyping in CIC energiGUNE, ella mette in risaltu cumu, finu à avà, l'industria hà utilizatu quantità assai bassu di siliciu in l'anodi, trà 5 è 8%. È mette in risaltu a participazione di l'istituzione à u prughjettu europeu 3beLiEVe, "chì u so scopu hè di rinfurzà a pusizione di l'industria europea di batterie è di l'automobile in u futuru mercatu di i veiculi elettrici per mezu di a prima generazione di batterie cuncepite è fabbricate in Europa. In questu prughjettu l'intruduzioni di silice in u materiale di l'anodu hè investigata.
Stu sviluppu di u centru, situatu in u Parcu Tecnulugicu di l'Alava, hè statu precedutu da a participazione à un altru prughjettu europeu eccezziunale Graphene Flagship Core 2, "induve a ricerca hè stata realizata nantu à l'anodi di siliciu cumminati cù u grafene, riuscendu à scala sta cumminazione di materiali per u so sviluppu. massa di pruduzzione".
Tempi novi
In u risultatu di a sustenibilità, Cabello indica chì l'aumentu di a densità energetica di a bateria permetterà di avè veiculi elettrichi cù batterie capaci di offre più chilometri per risparmià nantu à una sola carica: batterie di lithium-ion di basa industriale in anodi di siliciu. sò ridotti à u minimu, hè chì a fabricazione è u prucessu di sti anodi hè realizatu in un mediu acquoso, luntanu da i solventi organici cumunimenti utilizati, chì sò tossichi è riducenu a sicurità di e batterie ".
Un altru puntu hè quellu di Ferroglobe, a cumpagnia spagnola, inseme cù Little Electric Cars, selezziunata in u secondu prughjettu paneuropeu di ricerca è innuvazione (IPCEI) chì copre tutta a catena di valore di a batteria.
U primu pruduttore di u mondu di metalli di silicuu è ferrolega di silicu-manganesu, hà una basa di clienti in u mondu sanu in mercati dinamichi è in rapida crescita cum'è u solare, l'automobile, i prudutti di cunsumu, a custruzzione è u settore energeticu, cù stabilimenti di fabricazione in Spagna, Francia, Norvegia. , Sudafrica, Stati Uniti, Canada, Argentina è Cina (26 centri di pruduzzione, cù 69 furnace in u mondu sanu, è circa 3400 impiegati in u mondu).
In u so Centru di Innuvazione è R&D (in Sabón, La Coruña), inseme cù a fabbrica metallurgica di silice, l'unica in Spagna, Ferroglobe hà lanciatu un pianu strategicu d'innuvazione per u sviluppu di polvere di siliciu (micrometrica è nanometrica) per l'anodu di litiu. -batterie ioni. "A cumpagnia (indicanu) vole furnisce suluzioni à a sfida attuale chì affruntà l'industria di l'automobile è a mobilità, cum'è a prumuzione di una transizione versu tecnulugii più sustinibili è neutri à u clima. In questu cuntestu, e batterie sò una tecnulugia chjave per questu cambiamentu, ma hè necessariu d'assicurà l'approvvigionamentu di i materiali avanzati necessarii per fabricà ". Un scenariu internaziunale in quale u silicuu hè stabilitu cum'è unu di i materiali essenziali di a prima dicada per elucidare a relazione trà a prufittuità è a sustenibilità.
