흑연보다 3.000배 더 많은 저장 용량, 충전 촉진을 위해 지금까지 리튬 이온 배터리에 사용되는 소재. 이것이 바로 '스마트폰'과 장치, 자동차 배터리 양극(폭스바겐이 Sagunto에 기가팩토리 건설 예정이라고 방금 발표한 부문)에서 향후 몇 년 동안 실리콘 사용이 예상되는 이유입니다. XNUMX개의 일자리를 창출할 것으로 예상되는 전기 자동차용 배터리 제조). 그리고 미국의 Sila Nanotechnologies와 같은 회사는 이 광물로 첫 번째 배터리 장치의 생산 시작을 확인했습니다.
스페인에는 지각에서 두 번째로 풍부하고 흑연보다 접근하기 쉬운 이 광물에 대해 연구하는 여러 연구 센터가 있습니다. 암석이나 모래, 그리고 일단 추출되면 유용한 수명 주기를 시작할 수 있습니다.
이것이 IMDEA Materials(마드리드 커뮤니티에 부속된 연구소)의 분사인 Floatech에서 하는 일이며, Juan José Vilatela와 연구소의 다기능 나노복합체 그룹의 일부인 Richard Schäufele이 공동 자금을 지원합니다.
현재와 미래
Universidad Iberoamericana de México의 물리 공학자이자 캠브리지 대학의 박사 학위를 받은 Vilatela는 이 재료로 작업하는 것의 본질은 물론 무게와 크기 감소를 강조합니다.”
연구원의 표시로 혁신은 지속 가능한 생산의 귀환과 함께 '유비쿼터스'한 '유비쿼터스' 프로세스를 개선하는 데 중점을 두고 있습니다. Floatech에서는 모든 용매 및 혼합 공정을 제거하여 환경 발자국을 줄일 수 있습니다." 2023년에 첫 번째 파일럿 공장을 건설하고 2025년까지 제품을 준비하기 위한 투자 라운드의 한가운데에 있는 투어(그들은 우수한 연구 프로젝트에서 유럽 연구 위원회의 지원을 받았습니다).
물론 실리콘은 많은 장점이 있지만 리튬 이온 배터리의 충전 및 방전 과정에서 볼 수 있는 일반적인 부피 변화로 인한 균열과 같은 몇 가지 필수 요소가 있습니다. 이러한 의미에서 마드리드 자치 대학의 응용 물리학 교수인 Carmen Morant는 이 광물의 중요성을 강조합니다. 그리고 자연이 매우 풍부합니다. 예를 들어, 재생 에너지 저장에서 매우 중요할 수 있습니다. 그러나 물질이 최대 XNUMX배까지 부피가 증가 및 감소하는 실리콘에서 리튬의 도입/추출에서 발생하는 거대한 부피 변화로 인해 양극이 균열, 파손되고 배터리가 안정성을 잃습니다. 이러한 이유로 우리는 예를 들어 얇은 실리콘 필름 및 실리콘 나노 와이어와 같은 작은 치수의 재료를 사용하여 이러한 배터리의 수명을 늘리는 방법을 연구하고 있습니다.”
Morant는 "훨씬 더 얇은 실리콘 층으로 작업하고 수직으로 정렬된 실리콘 나노와이어를 제작함으로써 이 솔루션은 필수적인 물리적 단계였습니다. 그것을 시각화하기 위해 그것은 고통의 스파이크와 유사한 것입니다. 그 공간 사이에서 부피가 증가하는 공간은 로딩-언로딩 과정에서 수용될 수 있습니다.” 전문가는 또한 이 분야에 두 가지 유형의 실리콘이 있음을 강조합니다. "결정질(더 비싸고 상업적으로 실행 가능하지 않음)과 무정형, 더 다공성이며 재료의 도입으로 '도핑'될 수 있으므로 여전히 CIEMAT(에너지, 환경 및 기술 연구 센터)의 태양광 태양 에너지 단위인 증착 실리콘 장치 그룹과 공동으로 조사하고 있는 더 전도성입니다.”
CIC energiGUNE의 Cell Prototyping 연구 그룹의 박사후 연구원인 Marta Cabello의 경우 그녀는 지금까지 업계에서 5~8%의 매우 적은 양의 양극을 사용하여 양극에 사용된 실리콘을 강조합니다. 그리고 유럽에서 설계 및 제조된 3세대 배터리 공급 및 공급을 통해 전기 자동차의 미래 시장에서 유럽 배터리 및 자동차 산업의 위치를 강화하는 것이 목표인 유럽 프로젝트 XNUMXbeLiEVe에 대한 기관의 참여를 강조합니다. 이 프로젝트에서는 양극 재료에 실리카를 도입하는 방법을 조사합니다.
Álava Technology Park에 위치한 이 센터의 개발은 또 다른 뛰어난 유럽 프로젝트인 Graphene Flagship Core 2에 참여하기 전에 이루어졌습니다. 생산량".
새로운 시간
지속 가능성의 결과로 Cabello는 배터리의 에너지 밀도가 증가하면 단일 충전으로 절약할 수 있는 더 많은 킬로미터를 제공할 수 있는 배터리가 장착된 전기 자동차를 가질 수 있다고 지적합니다. 실리콘 양극의 산업용 기반 리튬 이온 배터리 이러한 양극의 제조 및 공정은 독성이 있고 배터리의 안전성을 저하시키는 일반적으로 사용되는 유기 용매에서 멀리 떨어진 수성 매질에서 수행된다는 점에서 최소화됩니다."
또 다른 하이라이트는 스페인 회사인 Ferroglobe가 Little Electric Cars와 함께 전체 배터리 가치 사슬을 다루는 두 번째 범유럽 연구 및 혁신 프로젝트(IPCEI)에 선정되었다는 것입니다.
금속 규소 및 규소-망간 철 합금의 세계 최고의 생산업체인 이 회사는 스페인, 프랑스, 노르웨이에 제조 공장을 두고 태양열, 자동차, 소비재, 건설 및 에너지 부문과 같이 빠르게 성장하고 역동적인 시장에서 전 세계 고객 기반을 보유하고 있습니다. , 남아프리카 공화국, 미국, 캐나다, 아르헨티나 및 중국(26개의 생산 센터, 전 세계적으로 69개의 용광로, 전 세계적으로 약 3400명의 직원) .
스페인 유일의 실리카 야금 공장과 함께 혁신 및 R&D 센터(라코루냐 사본)에서 Ferroglobe는 리튬 양극용 실리콘 분말(마이크로미터 및 나노미터) 개발을 위한 전략적 혁신 계획에 착수했습니다. -이온 배터리. “회사(그들이 지적함)는 보다 지속 가능하고 기후 중립적인 기술로의 전환 촉진과 같이 자동차 및 모빌리티 산업이 직면한 현재 문제에 대한 솔루션을 제공하기를 원합니다. 이러한 맥락에서 배터리는 이러한 변화의 핵심 기술이지만 이를 제조하는 데 필요한 첨단 소재의 공급을 보장하는 것이 필요하다”고 말했다. 수익성과 지속 가능성 사이의 관계를 설명하기 위해 실리콘이 첫 XNUMX년의 필수 재료 중 하나로 확립된 국제 시나리오.
