Տասը անգամ ավելի շատ պահեստավորման հզորություն, քան գրաֆիտը, որը մինչ այժմ օգտագործվում էր լիթիում-իոնային մարտկոցներում լիցքավորման խթանման համար: Սա է պատճառը, որ առաջիկա տարիներին սիլիցիումի կիրառումը կանխատեսվում է ինչպես «սմարթֆոններում», այնպես էլ սարքերում, ինչպես նաև ավտոմեքենաների մարտկոցների անոդներում (ոլորտ, որտեղ Volkswagen-ը հենց նոր հայտարարեց Սագունտոյում գիգաֆաբրիկայի առաջիկա կառուցման մասին։ արտադրել մարտկոցներ էլեկտրական մեքենաների համար՝ 3.000 աշխատատեղերի ակնկալվող արտադրությամբ): Եվ այնպիսի ընկերություններ, ինչպիսիք են Sila Nanotechnologies-ը, Միացյալ Նահանգներում, հաստատել են այս հանքանյութով իրենց առաջին մարտկոցների արտադրության մեկնարկը:
Իսպանիան ունի մի քանի հետազոտական կենտրոններ, որոնք աշխատում են այս հանքանյութի վրա, որն ամենաառատությամբ երկրորդն է երկրակեղևում և ավելի հասանելի, քան գրաֆիտը (ինչպես շատ այլ դեպքերում, օրինակ՝ «հազվագյուտ հողերում», չինական գերիշխանությամբ), քանի որ այն առկա է քարեր կամ ավազ, և արդյունահանվելուց հետո այն կարող է սկսել իր օգտակար կյանքի ցիկլը:
Սա այն է, ինչ նրանք անում են Floatech-ում՝ IMDEA Materials-ի (Մադրիդի համայնքին կից գիտահետազոտական ինստիտուտ) սփին-օֆֆում, որը համաֆինանսավորվում է Խուան Խոսե Վիլատելայի և Ռիչարդ Շուֆելեի կողմից՝ ինստիտուտի Բազմաֆունկցիոնալ նանոկոմպոզիտների խմբի մաս:
Ներկան և ապագան
Վիլատելան, Ֆիզիկական ինժեներ Universidad Iberoamericana de México-ից և դոկտոր Քեմբրիջի համալսարանից, ընդգծում է այս նյութի հետ աշխատելու էությունը, ինչպես նաև քաշի և չափի կրճատումը»:
Որպես հետազոտողի նշան՝ նորամուծությունը կենտրոնանում է գործընթացի կատարելագործման վրա, որպեսզի «առաքինի վայրում» ամենուր տարածվի ավելի մեծ արտադրություն, ցածր գին… կայուն արտադրության վերադարձով. «Սիլիկոնը պահանջում է սարքի վերածվելու գործընթաց, որը Floatech-ի դեպքում վերացնում է բոլոր լուծիչները և խառնում գործընթացը, ուստի շրջակա միջավայրի ազդեցությունը կկրճատվի»: Էքսկուրսիա ներդրումային փուլի միջնամասում՝ 2023 թվականին առաջին փորձնական գործարանը կառուցելու և մինչև 2025 թվականը պատրաստ արտադրանք ունենալու նպատակով (նրանք ստացել են Եվրոպական հետազոտական խորհրդի աջակցությունը՝ հետազոտության մեջ գերազանցության նախագծից):
Իհարկե, չնայած սիլիցիումը գալիս է բեռնված առավելություններով, այն ներկայացնում է որոշ հրամայական, օրինակ՝ դրա ճեղքումը՝ լիթիում-իոնային մարտկոցների լիցքավորման և լիցքաթափման գործընթացին բնորոշ ծավալի շարունակական փոփոխությունների պատճառով: Այս առումով, Մադրիդի Ինքնավար Համալսարանի Կիրառական ֆիզիկայի պրոֆեսոր Կարմեն Մորանտը ընդգծում է այս հանքանյութի կարևորությունը. «Այն շատ խոստումնալից է որպես լիթիումային մարտկոցների անոդ նյութ, քանի որ այն ամենաբարձր հատուկ տեսական հզորությամբ տարրն է։ և շատ առատ բնության մեջ: Դա կարող է շատ կարևոր լինել, օրինակ, վերականգնվող էներգիայի պահպանման հարցում։ Այնուամենայնիվ, ծավալների հսկայական տատանումների պատճառով, որոնք տեղի են ունենում սիլիցիումի մեջ լիթիումի ներմուծման/արդյունահանման ժամանակ, որտեղ նյութը մեծանում և նվազում է ծավալով մինչև չորս անգամ, անոդը ճաքում է, կոտրվում, և մարտկոցը կորցնում է կայունությունը: Այդ իսկ պատճառով մենք ուսումնասիրում ենք, թե ինչպես կարելի է մեծացնել այս մարտկոցների օգտակար կյանքը փոքր չափերի նյութերի օգտագործման միջոցով, ինչպիսիք են, օրինակ, բարակ սիլիցիումային թաղանթները և սիլիցիումային նանոլարերը»:
Լուծումը հրամայական ֆիզիկական քայլ էր, ինչպես նշում է Մորանտը, «աշխատելով սիլիցիումի շատ ավելի բարակ շերտերի հետ և ուղղահայաց հարթեցված սիլիկոնային նանոլարեր արտադրելով: Այն պատկերացնելու համար դա ցավի ցցերի նման մի բան կլինի, այն տարածությունների միջև, որոնք ծավալը մեծանում են, կարող են տեղավորվել բեռնում-բեռնաթափման գործընթացների ժամանակ»: Մասնագետը նաև ընդգծում է, որ այս ոլորտում կա սիլիցիումի երկու տեսակ՝ «բյուրեղային (ավելի թանկ և առևտրային առումով ոչ կենսունակ) և ամորֆ, ավելի ծակոտկեն, և որը կարելի է «դոպինգ» անել նյութերի ներմուծմամբ, որպեսզի այն դեռևս մնա։ ավելի հաղորդունակ, որի վրա մենք ուսումնասիրում ենք CIEMAT-ի (Էներգետիկայի, շրջակա միջավայրի և տեխնոլոգիական հետազոտությունների կենտրոն) Պահված սիլիկոնային սարքերի խմբի, ֆոտոգալվանային արևային էներգիայի միավորի հետ համագործակցությամբ»:
CIC energiGUNE-ի «Cell Prototyping» հետազոտական խմբի հետդոկտորական հետազոտող Մարտա Կաբելլոյի դեպքում նա ընդգծում է, թե մինչ այժմ արդյունաբերությունը անոդներում շատ ցածր քանակությամբ սիլիցիում էր օգտագործում՝ 5-ից 8%: Եվ դա կարևորում է հաստատության մասնակցությունը եվրոպական 3beLiEVe նախագծին, «որի նպատակն է ամրապնդել եվրոպական մարտկոցների և ավտոմոբիլային արդյունաբերության դիրքերը էլեկտրական մեքենաների ապագա շուկայում՝ Եվրոպայում նախագծված և արտադրված առաջին սերնդի մարտկոցների միջոցով և մատակարարելով: Այս նախագծում ուսումնասիրվում է անոդ նյութում սիլիցիումի ներմուծումը:
Ալավայի տեխնոլոգիական պարկում գտնվող կենտրոնի այս զարգացմանը նախորդել էր մասնակցությունը մեկ այլ ակնառու եվրոպական նախագծի՝ Graphene Flagship Core 2, «որտեղ հետազոտություններ են իրականացվել գրաֆենի հետ համակցված սիլիցիումի անոդների վրա՝ հաջողվելով մասշտաբավորել նյութերի այս համակցությունը դրա համար: արտադրական զանգված».
Նոր ժամանակներ
Կայունության արդյունքում Կաբելլոն նշում է, որ մարտկոցի էներգիայի խտության ավելացումը հնարավորություն կտա ունենալ էլեկտրական մեքենաներ մարտկոցներով, որոնք կարող են մեկ լիցքավորման դեպքում ավելի շատ կիլոմետրեր խնայել. նվազեցված են նվազագույնի, այն է, որ այդ անոդների արտադրությունն ու մշակումն իրականացվում է ջրային միջավայրում, հեռու սովորաբար օգտագործվող օրգանական լուծիչներից, որոնք թունավոր են և նվազեցնում են մարտկոցների անվտանգությունը»:
Մեկ այլ կարևոր իրադարձություն Ferroglobe-ն է՝ իսպանական Little Electric Cars-ի հետ միասին, որոնք ընտրվել են երկրորդ համաեվրոպական հետազոտական և նորարարական նախագծում (IPCEI), որն ընդգրկում է մարտկոցների ողջ արժեքային շղթան:
Աշխարհի առաջատար սիլիցիումի մետաղի և սիլիցիում-մանգան ֆեռոհամաձուլվածքների արտադրողը, այն ունի համաշխարհային հաճախորդների բազա դինամիկ և արագ աճող շուկաներում, ինչպիսիք են արևային, ավտոմոբիլային, սպառողական արտադրանքները, շինարարությունը և էներգետիկան, Իսպանիայում, Ֆրանսիայում, Նորվեգիայում արտադրական գործարաններով: , Հարավային Աֆրիկա, Միացյալ Նահանգներ, Կանադա, Արգենտինա և Չինաստան (26 արտադրական կենտրոններ, 69 վառարաններով ամբողջ աշխարհում և մոտ 3400 աշխատակից ամբողջ աշխարհում):
Իր ինովացիոն և գիտահետազոտական կենտրոնում (Սաբոնում, Լա Կորունիա), Սիլիցիումի մետալուրգիական գործարանի հետ միասին, որը միակն է Իսպանիայում, Ferroglobe-ը գործարկել է լիթիումի անոդի համար սիլիցիումի փոշու (միկրոմետրիկ և նանոմետրիկ) մշակման ռազմավարական նորարարական ծրագիր: -իոնային մարտկոցներ. «Ընկերությունը (նրանք նշում են) ցանկանում է լուծումներ տալ ավտոմոբիլային և շարժական արդյունաբերության առջև ծառացած ներկայիս մարտահրավերին, ինչպես օրինակ՝ խթանելով անցումը դեպի ավելի կայուն և կլիմայական չեզոք տեխնոլոգիաներ: Այս համատեքստում մարտկոցները հիմնական տեխնոլոգիան են այս փոփոխության համար, սակայն անհրաժեշտ է ապահովել դրանց արտադրության համար անհրաժեշտ առաջադեմ նյութերի մատակարարումը»: Միջազգային սցենար, որտեղ սիլիցիումը հաստատվում է որպես առաջին տասնամյակի հիմնական նյութերից մեկը՝ պարզելու շահութաբերության և կայունության միջև կապը:
