Зарядтауды ынталандыру үшін литий-ионды аккумуляторларда осы уақытқа дейін қолданылған материал графитке қарағанда он есе көп сақтау сыйымдылығы. Бұл «смартфондарда» да, құрылғыларда да, сондай-ақ автомобиль аккумуляторларының анодтарында да (Фольксваген Сагунтода гигафабриканың алдағы құрылысы туралы жаңа ғана хабарлаған сектор) кремнийді қолданудың алдағы жылдарда болжамының себебі. 3.000 жұмыс орнын құрайтын генерацияны қамтамасыз ететін электромобильдер үшін аккумуляторларды өндіру). Ал Америка Құрама Штаттарындағы Sila Nanotechnologies сияқты компаниялар осы минералдан тұратын алғашқы аккумуляторлық блоктарын шығара бастағанын растады.
Испанияда бұл минералмен жұмыс істейтін бірнеше зерттеу орталықтары бар, ол жер қыртысында екінші ең көп және графитке қарағанда қол жетімді (көптеген басқа жағдайларда, мысалы, «сирек жерлер» - Қытай гегемониясы бар), өйткені ол тау жыныстары немесе құм және алынғаннан кейін ол өзінің пайдалы қызмет ету циклін бастай алады.
Хуан Хосе Вилатела және институттың көп функционалды нанокомпозиттер тобының бөлігі Ричард Шофеле бірлесіп қаржыландыратын IMDEA материалдарының (Мадрид қауымдастығының жанындағы ғылыми-зерттеу институты) Floatech-те олар осылай істейді.
Қазіргі және болашақ
Вилатела, Iberoamericana de México университетінің физика-инженері және Кембридж университетінің докторы, бұл материалмен жұмыс істеудің мәнін, сондай-ақ салмақ пен өлшемді азайтуды көрсетеді ».
Зерттеушінің белгісі ретінде, инновация «ізгі сайтта» кеңірек өндірісте, төмен бағада... тұрақты өндірістің қайтарылуымен процесті нақтылауға бағытталған: «Кремний құрылғыға айналу процесін талап етеді. бұл Floatech-те барлық еріткіштерді және араластыру процесін жою арқылы қоршаған ортаның ізі азаяды». 2023 жылы алғашқы пилоттық зауытты салу және 2025 жылға қарай өнім дайын болу мақсатында инвестициялық раундтың ортасында тур (олар Еуропалық зерттеу кеңесінің қолдауына ие болды, зерттеудегі озық жоба).
Әрине, кремний артықшылықтарға ие болғанымен, литий-ионды аккумуляторлардағы зарядтау және разрядтау процесіне тән көлемнің үздіксіз өзгеруіне байланысты оның крекингі сияқты кейбір міндетті талап етеді. Осы мағынада Мадридтің Автономды университетінің қолданбалы физика профессоры Кармен Морант бұл минералдың маңыздылығын атап көрсетеді: «Ол литий батареялары үшін анодтық материал ретінде өте перспективалы, өйткені ол ең жоғары ерекше-теориялық сыйымдылыққа ие элемент. және табиғатта өте көп. Бұл, мысалы, жаңартылатын энергияны сақтауда өте маңызды болуы мүмкін. Дегенмен, кремнийге литийді енгізу/шығару кезінде орын алатын көлемнің үлкен ауытқуларына байланысты материал көлемі төрт есеге дейін ұлғаяды және азаяды, анод жарылып, бұзылады және батарея тұрақтылығын жоғалтады. Осы себепті біз жұқа кремний қабықшалары және кремний наноөткізгіштері сияқты шағын өлшемдегі материалдарды пайдалану арқылы осы батареялардың пайдалы қызмет ету мерзімін қалай арттыруға болатынын зерттеп жатырмыз ».
Шешім, Морант атап өткендей, «кремнийдің әлдеқайда жұқа қабаттарымен жұмыс істеу және тігінен тураланған кремний нано сымдарын жасау арқылы маңызды физикалық қадам болды. Оны визуализациялау үшін бұл ауырсынудың ұшқынына ұқсас нәрсе болар еді, тиеу-түсіру процестері кезінде көлемі ұлғайған кеңістіктер орналасуы мүмкін». Маман сонымен қатар бұл салада кремнийдің екі түрі бар екенін атап көрсетеді: «кристалды (қымбатырақ және коммерциялық тұрғыдан тиімді емес) және аморфты, кеуекті және материалдарды енгізу арқылы «қоспалануы» мүмкін, сондықтан ол әлі күнге дейін сақталады. CIEMAT фотоэлектрлік күн энергиясы блогымен (Энергия, қоршаған орта және технологиялық зерттеулер орталығы) Депозиттелген кремний құрылғылары тобымен бірлесіп зерттеп жатырмыз».
CIC energiGUNE компаниясының Cell Prototyping зерттеу тобының постдокторлық зерттеушісі Марта Кабелло жағдайында ол осы уақытқа дейін өнеркәсіп анодтарда кремнийдің өте аз мөлшерін 5-8% пайдаланғанын атап көрсетеді. Және бұл мекеменің еуропалық 3beLiEVe жобасына қатысуын атап көрсетеді, оның мақсаты – Еуропада жобаланған және өндірілген аккумуляторлардың бірінші буынын жеткізу және жеткізу арқылы болашақта электромобильдер нарығында еуропалық аккумулятор мен автомобиль өнеркәсібінің позициясын нығайту. Бұл жобада анодтық материалға кремний диоксидін енгізу зерттеледі.
Álava технологиялық паркінде орналасқан орталықтың бұл дамуының алдында тағы бір көрнекті еуропалық Graphene Flagship Core 2 жобасына қатысты, «мұнда графенмен біріктірілген кремний анодтары бойынша зерттеулер жүргізілді, бұл материалдардың осы комбинациясын масштабтауға мүмкіндік берді. өндіріс массасы».
Жаңа уақыт
Тұрақтылық нәтижесінде Кабелло аккумулятордың энергия тығыздығының артуы бір зарядта үнемдеу үшін көп километрді ұсына алатын батареялары бар электр көліктерін алуға мүмкіндік беретінін атап көрсетеді: кремний анодтарындағы өнеркәсіптік базалық литий-ионды аккумуляторлар. минимумға дейін азаяды, бұл бұл анодтарды өндіру және өңдеу сулы ортада, әдетте қолданылатын органикалық еріткіштерден алыс, улы және батареялардың қауіпсіздігін төмендетеді.
Тағы бір маңызды оқиға - Ferroglobe, испандық компания Little Electric Cars компаниясымен бірге аккумулятордың барлық құн тізбегін қамтитын екінші жалпыеуропалық зерттеу және инновациялық жобада (IPCEI) таңдалған.
Кремний металы мен кремний-марганец ферроқорытпаларының әлемдегі жетекші өндірушісі, оның Испания, Франция, Норвегиядағы өндірістік зауыттары бар күн, автомобиль, тұтыну өнімдері, құрылыс және энергетика секторы сияқты серпінді және жылдам дамып келе жатқан нарықтарда дүниежүзілік тұтынушылық базасы бар. , Оңтүстік Африка, Америка Құрама Штаттары, Канада, Аргентина және Қытай (бүкіл әлем бойынша 26 пеші бар 69 өндірістік орталық және дүние жүзінде шамамен 3400 қызметкері бар).
Өзінің Инновация және ғылыми-зерттеу орталығында (Сабон, Ла-Коруньяда) Испаниядағы жалғыз кремний металлургиялық зауытымен бірге Ferroglobe литий анодына арналған кремний ұнтағын (микрометриялық және нанометриялық) әзірлеуге арналған стратегиялық инновациялық жоспарды іске қосты. -иондық батареялар. «Компания (олар атап көрсетті) тұрақты және климаттық бейтарап технологияларға көшуді ынталандыру сияқты автомобиль және ұтқырлық индустриясы алдында тұрған ағымдағы міндетке шешімдер ұсынғысы келеді. Бұл тұрғыда аккумуляторлар бұл өзгерістің негізгі технологиясы болып табылады, бірақ оларды өндіруге қажетті озық материалдарды жеткізуді қамтамасыз ету қажет». Кремний кірістілік пен тұрақтылық арасындағы байланысты түсіндіру үшін бірінші онжылдықтың маңызды материалдарының бірі ретінде белгіленген халықаралық сценарий.
