充電を促進するためにこれまでリチウムイオン電池に使用されていた材料であるグラファイトの3.000倍の貯蔵容量。 これが、「スマートフォン」とデバイスの両方、および自動車用バッテリーのアノード（フォルクスワーゲンがサグントにギガファクトリーの建設を発表したばかりのセクター）で、今後数年間にシリコンの使用が予測される理由です。電気自動車用のバッテリーを製造し、XNUMX人の雇用が見込まれます）。 また、米国のSila Nanotechnologiesのような企業は、この鉱物を使用した最初のバッテリーユニットの生産開始を確認しています。
スペインには、この鉱物に取り組んでいるいくつかの研究センターがあります。これは、地球の地殻にXNUMX番目に豊富で、グラファイトよりもアクセスしやすいものです（他の多くの場合、たとえば、中国のヘゲモニーを持つ「希土類」）。岩や砂、そして抽出されると、それはその有用なライフサイクルを開始することができます。
これは、IMDEAマテリアル（マドリードのコミュニティに付属する研究所）のスピンオフであるFloatechで行われていることであり、研究所の多機能ナノコンポジットグループの一部であるJuanJoséVilatelaとRichardSchäufeleが共同出資しています。
現在と未来
メキシコ大学イベロアメリカーナ大学の物理エンジニアであり、ケンブリッジ大学の博士号を取得しているVilatelaは、この材料を使用することの本質と、重量とサイズの削減を強調しています。
研究者のしるしとして、イノベーションは、持続可能な生産の復活とともに、「好奇心の強い場所」でユビキタスになるようにプロセスを改良することに焦点を当てています。これはFloatechですべての溶媒と混合プロセスを排除するため、環境フットプリントが削減されます。」 2023年に最初のパイロットプラントを建設し、2025年までに製品を準備することを目的とした投資ラウンドの途中のツアー（彼らは、優れた研究プロジェクトから、欧州研究会議の支援を受けています）。
もちろん、シリコンには利点がありますが、リチウムイオン電池の充電および放電プロセスに典型的な体積の連続的な変化による亀裂など、いくつかの必須事項があります。 この意味で、マドリッド自治大学の応用物理学教授であるカルメン・モランは、この鉱物の重要性を強調しています。自然界に非常に豊富です。 たとえば、再生可能エネルギーの貯蔵においては非常に重要である可能性があります。 ただし、シリコンへのリチウムの導入/抽出で発生する大きな体積変動により、材料の体積が最大XNUMX倍に増減するため、アノードに亀裂が生じ、破損し、バッテリーの安定性が失われます。 このため、シリコン薄膜やシリコンナノワイヤーなどの小さな寸法の材料を使用して、これらの電池の耐用年数を延ばす方法を研究しています。
Morantが指摘するように、この解決策は、「はるかに薄いシリコン層で作業し、垂直に整列したシリコンナノワイヤーを製造することによって、不可欠な物理的ステップでした。 それを視覚化すると、それは痛みのスパイクに似たものになります。ボリュームが増加するスペースの間は、ロード/アンロードプロセス中に対応できます。」 専門家はまた、この分野にはXNUMXつのタイプのシリコンがあることを強調しています。より導電性が高く、CIEMAT（エネルギー、環境、技術研究センター）の太陽光発電太陽エネルギーユニットである堆積シリコンデバイスグループと共同で調査しています。
CICenergiGUNEのCellPrototyping研究グループのポスドク研究員であるMartaCabelloの場合、彼女は、これまで業界がアノードに5〜8％の非常に少量のシリコンを使用していたことを強調しています。 また、ヨーロッパのプロジェクト3beLiEVeへの同機関の参加を強調しています。「その目的は、ヨーロッパで設計および製造された第XNUMX世代のバッテリーの供給を通じて、電気自動車の将来の市場におけるヨーロッパのバッテリーおよび自動車産業の地位を強化することです。 このプロジェクトでは、アノード材料へのシリカの導入が調査されます。
アラバテクノロジーパークにあるこのセンターの開発に先立ち、別の優れたヨーロッパのプロジェクトであるグラフェンフラッグシップコア2に参加しました。このプロジェクトでは、グラフェンと組み合わせたシリコンアノードの研究が行われ、この材料の組み合わせを生産量」。
ニュータイムズ
持続可能性の結果として、Cabelloは、バッテリーのエネルギー密度の増加により、XNUMX回の充電でより多くのキロメートルを節約できるバッテリーを備えた電気自動車を実現できるようになると指摘しています。最小限に抑えられるのは、これらのアノードの製造とプロセスが、毒性があり電池の安全性を低下させる一般的に使用される有機溶媒から離れた水性媒体で実行されることです。
もうXNUMXつのハイライトは、スペインの企業であるFerroglobeが、Little Electric Carsとともに、バッテリーのバリューチェーン全体をカバーする第XNUMXの汎欧州研究革新プロジェクト（IPCEI）で選ばれたことです。
シリコンメタルおよびシリコンマンガンフェロアロイの世界有数の生産者であり、太陽、自動車、消費者製品、建設、エネルギーセクターなどのダイナミックで急成長している市場に世界的な顧客基盤を持ち、スペイン、フランス、ノルウェーに製造工場があります。 、南アフリカ、米国、カナダ、アルゼンチン、中国（26の生産センター、世界中に69の炉、世界中に約3400人の従業員）。
Ferroglobeは、スペインで唯一のシリカ冶金工場とともに、イノベーションおよびR＆Dセンター（サボン、ラコルーニャ）で、リチウムのアノード用のシリコン粉末（マイクロメートルおよびナノメートル）の開発に関する戦略的イノベーション計画を開始しました。 -イオン電池。 「同社は（彼らが指摘しているように）、より持続可能で気候に中立な技術への移行を促進するなど、自動車およびモビリティ業界が直面している現在の課題に対するソリューションを提供したいと考えています。 この文脈では、バッテリーはこの変化の重要な技術ですが、バッテリーを製造するために必要な先端材料の供給を確保する必要があります。」 収益性と持続可能性の関係を解明するために、シリコンが最初のXNUMX年間の必須材料のXNUMXつとして確立される国際的なシナリオ。
