Ddeng gwaith mwy o gapasiti storio na graffit, y deunydd a ddefnyddir hyd yn hyn mewn batris lithiwm-ion i hyrwyddo codi tâl. Dyma'r rheswm dros yr amcanestyniad o'r defnydd o silicon yn y blynyddoedd i ddod, mewn 'ffonau clyfar' a dyfeisiau yn ogystal ag anodau batris ceir (sector y mae Volkswagen newydd gyhoeddi y bydd gigafactory yn cael ei adeiladu yn Sagunto. gweithgynhyrchu batris ar gyfer ceir trydan, gyda chenhedlaeth ddisgwyliedig o 3.000 o swyddi). Ac mae cwmnïau fel Sila Nanotechnologies, yn yr Unol Daleithiau, wedi cadarnhau dechrau cynhyrchu eu hunedau batri cyntaf gyda'r mwyn hwn.
Mae gan Sbaen sawl canolfan ymchwil yn gweithio ar y mwyn hwn, yr ail fwyaf niferus yng nghramen y ddaear ac yn fwy hygyrch na graffit (fel mewn llawer o achosion eraill - er enghraifft, y 'daearoedd prin'-, gyda hegemoni Tsieineaidd), fel y mae'n bresennol yn creigiau neu dywod, ac ar ôl ei echdynnu, gall ddechrau ei gylch bywyd defnyddiol.
Dyma beth maen nhw'n ei wneud yn Floatech, cwmni sy'n deillio o IMDEA Materials (sefydliad ymchwil sy'n gysylltiedig â Chymuned Madrid), wedi'i gyd-ariannu gan Juan José Vilatela a Richard Schäufele, rhan o Grŵp Nano-gyfansoddion Amlswyddogaethol y sefydliad.
Y presennol a'r dyfodol
Mae Vilatela, peiriannydd ffisegol o'r Universidad Iberoamericana de México a doethuriaeth o Brifysgol Caergrawnt, yn tynnu sylw at hanfod gweithio gyda'r deunydd hwn: yn ogystal â'r gostyngiad mewn pwysau a maint”.
Fel arwydd o'r ymchwilydd, mae'r arloesedd yn canolbwyntio ar fireinio'r broses i fod yn hollbresennol yn y 'safle rhinweddol' gweithgynhyrchu uwch, pris is... gyda dychweliad cynhyrchu cynaliadwy: "Mae silicon angen proses o drawsnewid yn declyn, er sydd yn Floatech yn dileu'r holl doddyddion a'r broses gymysgu, felly bydd yr ôl troed amgylcheddol yn cael ei leihau”. Taith yng nghanol rownd fuddsoddi, gyda’r bwriad o adeiladu’r ffatri beilot gyntaf yn 2023 a chael cynnyrch yn barod erbyn 2025 (maen nhw wedi cael cefnogaeth y Cyngor Ymchwil Ewropeaidd, o brosiect o ragoriaeth mewn ymchwil).
Wrth gwrs, er bod silicon yn llawn manteision, mae'n cyflwyno rhai rheidrwydd, megis ei gracio oherwydd y newidiadau parhaus mewn cyfaint sy'n nodweddiadol o'r broses codi tâl a rhyddhau mewn batris lithiwm-ion. Yn yr ystyr hwn, mae Carmen Morant, Athro Ffiseg Gymhwysol ym Mhrifysgol Ymreolaethol Madrid, yn tynnu sylw at bwysigrwydd y mwyn hwn: "Mae'n addawol iawn fel deunydd anod ar gyfer batris lithiwm, oherwydd dyma'r elfen sydd â'r gallu penodol-damcaniaethol uchaf. ac yn helaeth iawn ei natur. Gallai fod yn bwysig iawn, er enghraifft, wrth storio ynni adnewyddadwy. Fodd bynnag, oherwydd yr amrywiadau cyfaint enfawr sy'n digwydd wrth gyflwyno / echdynnu lithiwm mewn silicon, lle mae'r deunydd yn cynyddu ac yn gostwng mewn cyfaint hyd at bedair gwaith, mae'r anod yn cracio, yn torri ac mae'r batri yn colli sefydlogrwydd. Am y rheswm hwn, rydym yn astudio sut i gynyddu bywyd defnyddiol y batris hyn trwy ddefnyddio deunyddiau mewn dimensiynau bach, megis, er enghraifft, ffilmiau silicon tenau a nanowires silicon ”.
Mae’r datrysiad wedi bod yn gam corfforol hanfodol, fel y mae Morant yn nodi, “trwy weithio gyda haenau llawer teneuach o silicon a ffugio nanowires silicon wedi’u halinio’n fertigol. Er mwyn ei ddelweddu, byddai'n rhywbeth tebyg i bigau poen, rhwng y gofodau hynny y gellir darparu ar gyfer cynnydd mewn cyfaint yn ystod y prosesau llwytho-dadlwytho”. Mae'r arbenigwr hefyd yn tynnu sylw at y ffaith bod dau fath o silicon yn y maes hwn: "y grisialaidd (ddrutach ac nid yw'n fasnachol hyfyw), a'r amorffaidd, yn fwy mandyllog a gellir 'dopio' hynny gyda chyflwyniad deunyddiau fel ei fod yn dal i fod. yn fwy dargludol, yr ydym yn ymchwilio iddo mewn cydweithrediad â'r Grŵp Dyfeisiau Silicon Adneuo, Uned Ynni Solar Ffotofoltäig y CIEMAT (Canolfan Ymchwil Ynni, Amgylcheddol a Thechnolegol)”.
Yn achos Marta Cabello, ymchwilydd ôl-ddoethurol yn y grŵp ymchwil Prototeipio Celloedd yn CIC energiGUNE, mae'n tynnu sylw at sut, hyd yn hyn, mae'r diwydiant wedi defnyddio symiau isel iawn o silicon yn yr anodau, rhwng 5 ac 8%. Ac mae'n tynnu sylw at gyfranogiad y sefydliad yn y prosiect Ewropeaidd 3beLiEVe, “a'i amcan yw cryfhau sefyllfa'r diwydiant batri a modurol Ewropeaidd yn y farchnad yn y dyfodol ar gyfer cerbydau trydan trwy a chyflenwad y genhedlaeth gyntaf o fatris sydd wedi'u dylunio a'u cynhyrchu yn Ewrop. Yn y prosiect hwn ymchwilir i gyflwyniad silica yn y deunydd anod.
Rhagflaenwyd y datblygiad hwn o'r ganolfan, sydd wedi'i leoli ym Mharc Technoleg Álava, gan gymryd rhan mewn prosiect Ewropeaidd rhagorol arall Graphene Flagship Core 2, “lle cynhaliwyd ymchwil ar anodau silicon ynghyd â graphene, gan lwyddo i raddfa'r cyfuniad hwn o ddeunyddiau ar gyfer ei màs cynhyrchu".
New Times
O ganlyniad i gynaliadwyedd, mae Cabello yn nodi y bydd y cynnydd yn nwysedd ynni'r batri yn ei gwneud hi'n bosibl cael cerbydau trydan â batris sy'n gallu cynnig mwy o gilometrau i arbed ar un tâl: batris lithiwm-ion sylfaen ddiwydiannol mewn anodau silicon yn cael eu lleihau i'r lleiafswm, yw bod gweithgynhyrchu a phrosesu'r anodau hyn yn cael eu gwneud mewn cyfrwng dyfrllyd, i ffwrdd o'r toddyddion organig a ddefnyddir yn gyffredin, sy'n wenwynig ac yn lleihau diogelwch batris”.
Uchafbwynt arall yw Ferroglobe, y cwmni Sbaenaidd, ynghyd â Little Electric Cars, a ddewiswyd yn yr ail brosiect ymchwil ac arloesi pan-Ewropeaidd (IPCEI) sy'n cwmpasu'r gadwyn gwerth batri gyfan.
Prif gynhyrchydd y byd o fetel silicon a fferolau silicon-manganîs, mae ganddo sylfaen cwsmeriaid ledled y byd mewn marchnadoedd deinamig sy'n tyfu'n gyflym fel solar, modurol, cynhyrchion defnyddwyr, adeiladu a'r sector ynni, gyda ffatrïoedd gweithgynhyrchu yn Sbaen, Ffrainc, Norwy. , De Affrica, yr Unol Daleithiau, Canada, yr Ariannin a Tsieina (26 o ganolfannau cynhyrchu, gyda 69 o ffwrneisi ledled y byd, a rhyw 3400 o weithwyr ledled y byd).
Yn ei Ganolfan Arloesi ac Ymchwil a Datblygu (yn Sabón, La Coruña), ynghyd â'r ffatri metelegol silica, yr unig un yn Sbaen, mae Ferroglobe wedi lansio cynllun arloesi strategol ar gyfer datblygu powdr silicon (micrometrig a nanometrig) ar gyfer anod lithiwm -ion batris. “Mae'r cwmni (maen nhw'n nodi) eisiau darparu atebion i'r her bresennol sy'n wynebu'r diwydiant modurol a symudedd, megis hyrwyddo trawsnewidiad tuag at dechnolegau mwy cynaliadwy a niwtral o ran yr hinsawdd. Yn y cyd-destun hwn, mae batris yn dechnoleg allweddol ar gyfer y newid hwn, ond mae angen sicrhau cyflenwad o'r deunyddiau datblygedig sydd eu hangen i'w cynhyrchu”. Senario rhyngwladol lle mae silicon wedi'i sefydlu fel un o ddeunyddiau hanfodol y degawd cyntaf i egluro'r berthynas rhwng proffidioldeb a chynaliadwyedd.
