Grafitoa baino hamar aldiz biltegiratze ahalmen handiagoa, orain arte litio-ioizko baterietan kargatzeko erabiltzen zen materiala. Horixe da datozen urteetan silizioaren erabilera proiektatzeko arrazoia, bai 'smartphone' eta gailuetan, bai autoen baterien anodoetan (sektore horretan Volkswagenek Sagunton gigafabrika bat eraikiko duela iragarri berri du). auto elektrikoentzako bateriak fabrikatzeko, 3.000 lanposturen sorrera espero da). Eta Sila Nanotechnologies bezalako enpresek, Estatu Batuetan, baieztatu dute mineral honekin lehen bateria-unitateen ekoizpena hasten dela.
Espainiak hainbat ikerketa-zentro ditu mineral hau lantzen, lurrazalean ugariena den bigarrena eta grafitoa baino eskuragarriagoa (beste kasu askotan bezala -adibidez, 'lur arraroetan'-, hegemonia txinatarra duena), baita ere. arrokak edo harea, eta behin aterata, bere bizi-ziklo erabilgarria has daiteke.
Horixe da Floatech-en egiten dutena, IMDEA Materials-en spin-off batean (Madrilgo Erkidegoari atxikitako ikerketa institutua), Juan José Vilatelak eta Richard Schäufelek, institutuko Nanokonposite Multifuntzionalen Taldeko partaideak, kofinantzatuta.
Oraina eta etorkizuna
Vilatelak, Mexiko Iberoamerikako Unibertsitateko ingeniari fisikoak eta Cambridgeko Unibertsitateko doktoreak, material honekin lan egitearen funtsa nabarmentzen du: baita pisua eta tamaina murriztea ere”.
Ikertzailearen seinale, berrikuntza prozesua fintzean zentratzen da 'gune bertutetsuan' nonahikoa izan dadin, fabrikazio handiagoa, prezio baxuagoa... ekoizpen jasangarriaren bueltan: "Silikonak etxetresna elektriko bihurtzeko prozesu bat eskatzen du, izan ere. eta horrek Floatech-en disolbatzaile eta nahaste prozesu guztiak ezabatuz, ingurumen-aztarna murriztuko da”. Inbertsio erronda baten erdian egindako bira, 2023an lehen planta pilotua eraikitzeko eta 2025erako produktu bat prest edukitzeko asmoz (Ikerkuntzaren Europako Kontseiluaren laguntza izan dute, ikerketan bikaintasun proiektu batetik).
Jakina, silizioa abantailez badator ere, ezinbesteko batzuk aurkezten ditu, hala nola pitzadurak litio-ioizko bateriek kargatzeko eta deskargatzeko prozesuetan ohikoak diren bolumen-aldaketen etengabeko pitzaduragatik. Zentzu horretan, Carmen Morant Madrilgo Unibertsitate Autonomoko Fisika Aplikatuko katedradunak mineral honen garrantzia azpimarratzen du: "Oso itxaropentsua da litiozko baterien anodo-material gisa, gaitasun espezifiko-teoriko handiena duen elementua delako. eta naturan oso ugaria. Oso garrantzitsua izan liteke, adibidez, energia berriztagarrien biltegian. Hala ere, silizioan litioa sartzean/erauzketan gertatzen diren bolumen-aldaera handiak direla eta, non materiala lau aldiz bolumena handitu eta gutxitzen den, anodoa pitzatzen da, apurtzen da eta bateriak egonkortasuna galtzen du. Hori dela eta, dimentsio txikiko materialak erabiliz, adibidez, siliziozko film meheak eta siliziozko nanoharileak, bateria horien bizitza erabilgarria nola handitu aztertzen ari gara”.
Irtenbidea ezinbesteko urrats fisikoa izan da, Morantek adierazi duenez, “siliziozko geruza askoz meheagoekin lan eginez eta bertikalki lerrokatuta dauden silizio nanohariak fabrikatuz. Ikusteko, min baten erpinen antzeko zerbait izango litzateke, karga-deskarga prozesuetan bolumena handitzen duten espazio horien artean kokatu daitezke”. Alor honetan bi silizio mota daudela ere nabarmendu du espezialistak: "kristalinoa (garestia eta ez da komertzialki bideragarria), eta amorfoa, porotsuagoa eta materialak sartuta 'dopatu' daitekeena, oraindik ere egon dadin. eroaleagoa, eta horren gainean ikertzen ari gara Deposited Silicon Devices Group-ekin, CIEMATeko (Energia, Ingurumen eta Ikerketa Teknologikorako Zentroa) Eguzki Energia Fotovoltaikoko Unitatea”.
Marta Cabello, CIC energiGUNEko Cell Prototyping ikerketa taldeko doktorego-ondoko ikerlariaren kasuan, nabarmendu du nola, orain arte, industriak anodoetan silizio kantitate oso txikiak erabiltzen zituen, % 5 eta 8 artean. Eta erakundeak 3beLiEVe europar proiektuan izan duen parte-hartzea nabarmentzen du, “haren helburua Europako bateriak eta automobilgintzak etorkizuneko ibilgailu elektrikoen merkatuan duen posizioa indartzea da, Europan diseinatu eta fabrikatutako lehen belaunaldiko baterien bidez eta hornituz. Proiektu honetan anodoko materialan silizearen sarrera ikertzen da.
Arabako Teknologia Parkean kokatutako zentroaren garapen honen aurretik Graphene Flagship Core 2 proiektu europarrean parte hartu zen, “non silizio anodoen ikerketak egin ziren grafenoarekin konbinatuta, material konbinazio hori eskalatzea lortuz. ekoizpen masa".
Garai berriak
Jasangarritasunaren ondorioz, Cabellok adierazi du bateriaren dentsitate energetikoa handitzeak karga bakarrean aurrezteko kilometro gehiago eskaintzeko gai diren bateriak dituzten ibilgailu elektrikoak edukitzea ahalbidetuko duela: oinarri industrialeko litio-ioizko bateriak silizio anodoetan. gutxienera murrizten dira, anodo horien fabrikazioa eta prozesua ur-ertainetan egiten dela, erabili ohi diren disolbatzaile organikoetatik urrun, toxikoak diren eta baterien segurtasuna murrizten dutenak”.
Beste aipagarri bat Ferroglobe konpainia espainiarrarena da, Little Electric Cars-ekin batera, baterien balio-kate osoa hartzen duen Europako bigarren ikerketa eta berrikuntza proiektuan (IPCEI) hautatua.
Silizio metalezko eta silizio-manganeso ferroaleazioen munduko ekoizle nagusia, mundu osoko bezero-basea du hazten ari diren merkatu dinamiko eta azkarrean, hala nola eguzki-, automozio-, kontsumo-produktuen, eraikuntza eta energia-sektorean, eta Espainian, Frantzian, Norvegian fabrikatzen ditu. , Hegoafrika, Estatu Batuak, Kanada, Argentina eta Txina (26 produkzio zentro, 69 laberekin mundu osoan, eta 3400 bat langile mundu osoan) .
Bere Berrikuntza eta I+G Zentroan (Sabon, La Coruña), silizearen metalurgia fabrikarekin batera, Espainian bakarra, Ferroglobek berrikuntza plan estrategiko bat jarri du martxan litioaren anodorako silizio hautsa (mikrometrikoa eta nanometrikoa) garatzeko. -ion bateriak. “Konpainiak (nabarmendu dute) automobilgintzaren eta mugikortasunaren industriak duen egungo erronkari irtenbideak eman nahi dizkio, hala nola teknologia jasangarri eta klimatikoki neutroagoetarako trantsizioa sustatzea. Testuinguru horretan, bateriak funtsezko teknologia dira aldaketa honetarako, baina beharrezkoa da horiek fabrikatzeko beharrezkoak diren material aurreratuen hornidura bermatzea”. Nazioarteko agertoki bat, non silizioa lehen hamarkadako funtsezko materialetako bat bezala ezartzen den errentagarritasunaren eta iraunkortasunaren arteko erlazioa argitzeko.
