बॅटरीमध्ये सिलिकॉनच्या सर्व शक्यता सक्रिय करण्यासाठी वेगवान संशोधक

ग्रेफाइटपेक्षा दहापट जास्त स्टोरेज क्षमता, चार्जिंगला प्रोत्साहन देण्यासाठी लिथियम-आयन बॅटरीमध्ये आत्तापर्यंत वापरलेली सामग्री. येत्या काही वर्षांत सिलिकॉनचा वापर 'स्मार्टफोन' आणि उपकरणांमध्ये तसेच कारच्या बॅटरीच्या अॅनोड्समध्ये (एक क्षेत्र ज्यामध्ये फॉक्सवॅगनने नुकतेच सागुंटोमध्ये गिगाफॅक्टरी उभारण्याची घोषणा केली आहे. 3.000 नोकऱ्यांच्या अपेक्षित पिढीसह इलेक्ट्रिक कारसाठी बॅटरी तयार करणे). आणि युनायटेड स्टेट्समधील सिला नॅनोटेक्नॉलॉजीज सारख्या कंपन्यांनी या खनिजासह त्यांच्या पहिल्या बॅटरी युनिटचे उत्पादन सुरू केल्याची पुष्टी केली आहे.

स्पेनमध्ये या खनिजावर काम करणारी अनेक संशोधन केंद्रे आहेत, जे पृथ्वीच्या कवचातील दुसऱ्या क्रमांकाचे सर्वात विपुल आणि ग्रेफाइटपेक्षा अधिक प्रवेशयोग्य आहे (जसे इतर अनेक प्रकरणांमध्ये - उदाहरणार्थ, 'दुर्मिळ पृथ्वी'-, चिनी वर्चस्वासह) खडक किंवा वाळू, आणि एकदा काढल्यानंतर, ते त्याचे उपयुक्त जीवन चक्र सुरू करू शकते.

IMDEA मटेरिअल्स (कम्युनिटी ऑफ मॅड्रिडशी संलग्न असलेली एक संशोधन संस्था), संस्थेच्या मल्टीफंक्शनल नॅनोकॉम्पोजिट्स ग्रुपचा भाग असलेल्या जुआन जोसे विलाटेला आणि रिचर्ड शौफेले यांनी सह-वित्तपोषित केलेल्या फ्लोटेक येथे ते हेच करतात.

वर्तमान आणि भविष्य

Vilatela, Universidad Iberoamericana de México मधील भौतिक अभियंता आणि केंब्रिज विद्यापीठातून डॉक्टरेट, या सामग्रीसह कार्य करण्याचे सार हायलाइट करतात: तसेच वजन आणि आकार कमी करणे”.

संशोधकाचे लक्षण म्हणून, नवकल्पना 'सद्गुणी साइट' अधिक उत्पादन, कमी किंमत... शाश्वत उत्पादनाच्या परताव्यासह सर्वव्यापी होण्यासाठी प्रक्रिया परिष्कृत करण्यावर लक्ष केंद्रित करते: "सिलिकॉनला उपकरणामध्ये रूपांतरित होण्याची प्रक्रिया आवश्यक आहे. जे फ्लोटेकमध्ये सर्व सॉल्व्हेंट्स आणि मिश्रण प्रक्रिया काढून टाकते, त्यामुळे पर्यावरणीय फूटप्रिंट कमी होईल”. 2023 मध्ये पहिला पायलट प्लांट तयार करण्याच्या आणि 2025 पर्यंत उत्पादन तयार करण्याच्या दृष्टीकोनातून गुंतवणुकीच्या फेरीच्या मध्यभागी एक फेरफटका (त्यांना संशोधनातील उत्कृष्टतेच्या प्रकल्पातून युरोपियन संशोधन परिषदेचा पाठिंबा मिळाला आहे).

अर्थात, सिलिकॉन फायद्यांनी भरलेला असला तरी, तो काही अत्यावश्यक गोष्टी सादर करतो, जसे की लिथियम-आयन बॅटरीजमधील चार्जिंग आणि डिस्चार्जिंग प्रक्रियेच्या ठराविक व्हॉल्यूममधील सतत बदलांमुळे त्याचे क्रॅकिंग. या अर्थाने, मॅड्रिडच्या स्वायत्त विद्यापीठातील उपयोजित भौतिकशास्त्राचे प्राध्यापक कारमेन मोरंट या खनिजाचे महत्त्व अधोरेखित करतात: "लिथियम बॅटरीसाठी एनोड सामग्री म्हणून हे खूप आशादायक आहे, कारण ते सर्वोच्च विशिष्ट-सैद्धांतिक क्षमता असलेले घटक आहे. आणि निसर्गात खूप मुबलक. हे खूप महत्वाचे असू शकते, उदाहरणार्थ, नूतनीकरणक्षम उर्जेच्या संचयनात. तथापि, सिलिकॉनमध्ये लिथियमचा परिचय/उत्कर्ष करताना मोठ्या प्रमाणात व्हॉल्यूमच्या फरकांमुळे, जेथे सामग्री चार पट वाढते आणि कमी होते, एनोड क्रॅक होते, खंडित होते आणि बॅटरी स्थिरता गमावते. या कारणास्तव, आम्ही या बॅटरीचे उपयुक्त आयुष्य कसे वाढवायचे याचा अभ्यास करत आहोत, उदाहरणार्थ, पातळ सिलिकॉन फिल्म्स आणि सिलिकॉन नॅनोवायर्स यासारख्या छोट्या आकारातील सामग्रीचा वापर करून.

मोरंटने सांगितल्याप्रमाणे, "सिलिकॉनच्या अधिक पातळ थरांवर काम करून आणि अनुलंब संरेखित सिलिकॉन नॅनोवायर बनवून हे समाधान एक अत्यावश्यक शारीरिक पाऊल आहे. हे दृश्यमान करण्यासाठी, ते वेदनांच्या स्पाइक्ससारखेच काहीतरी असेल, लोडिंग-अनलोडिंग प्रक्रियेदरम्यान आवाज वाढवणा-या मोकळ्या जागेत सामावून घेता येईल. या क्षेत्रात सिलिकॉनचे दोन प्रकार आहेत हे तज्ज्ञाने हायलाइट केले आहे: "स्फटिक (अधिक महाग आणि व्यावसायिकदृष्ट्या व्यवहार्य नाही), आणि आकारहीन, अधिक सच्छिद्र आणि ते सामग्रीच्या परिचयाने 'डोप' केले जाऊ शकते जेणेकरून ते स्थिर असेल. अधिक प्रवाहकीय, ज्यावर आम्ही डिपॉझिटेड सिलिकॉन डिव्हाइसेस ग्रुप, CIEMAT (ऊर्जा, पर्यावरण आणि तंत्रज्ञान संशोधन केंद्र) च्या फोटोव्होल्टेइक सोलर एनर्जी युनिटच्या सहकार्याने तपास करत आहोत.

CIC energiGUNE मधील सेल प्रोटोटाइपिंग संशोधन गटातील पोस्टडॉक्टरल संशोधक मार्टा कॅबेलोच्या बाबतीत, तिने आत्तापर्यंत, उद्योगाने 5 ते 8% च्या दरम्यान, एनोड्समध्ये सिलिकॉनची अत्यंत कमी प्रमाणात कशी वापरली आहे यावर प्रकाश टाकला. आणि ते युरोपियन प्रकल्प 3beLiEVe मधील संस्थेच्या सहभागावर प्रकाश टाकते, “ज्यांचे उद्दिष्ट युरोपमध्ये युरोपमध्ये डिझाइन केलेले आणि उत्पादित केलेल्या पहिल्या पिढीच्या बॅटरीद्वारे इलेक्ट्रिक वाहनांच्या भविष्यातील बाजारपेठेत युरोपियन बॅटरी आणि ऑटोमोटिव्ह उद्योगाचे स्थान मजबूत करणे आहे. या प्रकल्पात एनोड सामग्रीमध्ये सिलिकाचा परिचय तपासला जातो.

Álava टेक्नॉलॉजी पार्कमध्ये असलेल्या केंद्राचा हा विकास, ग्राफीन फ्लॅगशिप कोअर 2 या अन्य उत्कृष्ट युरोपीय प्रकल्पातील सहभागापूर्वी झाला होता, "जेथे ग्राफीनसह एकत्रित केलेल्या सिलिकॉन अॅनोड्सवर संशोधन केले गेले होते, ज्यामुळे त्याच्यासाठी सामग्रीचे हे संयोजन मोजले गेले. उत्पादन वस्तुमान".

न्यू टाईम्स

टिकाऊपणाचा परिणाम म्हणून, कॅबेलो सूचित करतात की बॅटरीच्या ऊर्जेची घनता वाढल्याने एका चार्जवर बचत करण्यासाठी अधिक किलोमीटरची ऑफर करण्यास सक्षम असलेल्या बॅटरीसह इलेक्ट्रिक वाहने असणे शक्य होईल: सिलिकॉन एनोड्समध्ये औद्योगिक आधार लिथियम-आयन बॅटरी ते कमीतकमी कमी केले जातात, म्हणजे या एनोड्सचे उत्पादन आणि प्रक्रिया जलीय माध्यमात केली जाते, सामान्यतः वापरल्या जाणार्‍या सेंद्रिय सॉल्व्हेंट्सपासून दूर, जे विषारी असतात आणि बॅटरीची सुरक्षितता कमी करतात”.

आणखी एक वैशिष्ट्य म्हणजे फेरोग्लोब, स्पॅनिश कंपनी, लिटिल इलेक्ट्रिक कार्ससह, दुसऱ्या पॅन-युरोपियन रिसर्च अँड इनोव्हेशन प्रोजेक्ट (IPCEI) मध्ये निवडली गेली आहे जी संपूर्ण बॅटरी मूल्य साखळी कव्हर करते.

सिलिकॉन मेटल आणि सिलिकॉन-मॅंगनीज फेरोअलॉयजचे जगातील आघाडीचे उत्पादक, स्पेन, फ्रान्स, नॉर्वे मधील उत्पादन प्रकल्पांसह सौर, ऑटोमोटिव्ह, ग्राहक उत्पादने, बांधकाम आणि ऊर्जा क्षेत्र यांसारख्या वेगाने वाढणाऱ्या आणि गतिमान बाजारपेठांमध्ये जगभरातील ग्राहकांचा आधार आहे. , दक्षिण आफ्रिका, युनायटेड स्टेट्स, कॅनडा, अर्जेंटिना आणि चीन (जगभरात 26 फर्नेससह 69 उत्पादन केंद्रे आणि जगभरात सुमारे 3400 कर्मचारी आहेत).

त्याच्या इनोव्हेशन आणि R&D केंद्रात (सॅबोन, ला कोरुना येथे), सिलिका मेटलर्जिकल फॅक्टरीसह, स्पेनमधील एकमेव, फेरोग्लोबने लिथियमच्या एनोडसाठी सिलिकॉन पावडर (मायक्रोमेट्रिक आणि नॅनोमेट्रिक) विकसित करण्यासाठी एक धोरणात्मक नवकल्पना योजना सुरू केली आहे. -आयन बॅटरी. “कंपनी (ते नमूद करतात) ऑटोमोटिव्ह आणि मोबिलिटी उद्योगासमोरील सध्याच्या आव्हानावर उपाय देऊ इच्छिते, जसे की अधिक टिकाऊ आणि हवामान-तटस्थ तंत्रज्ञानाच्या दिशेने संक्रमणास प्रोत्साहन देणे. या संदर्भात, या बदलासाठी बॅटरी हे प्रमुख तंत्रज्ञान आहे, परंतु त्यांच्या निर्मितीसाठी आवश्यक प्रगत सामग्रीचा पुरवठा सुनिश्चित करणे आवश्यक आहे. एक आंतरराष्ट्रीय परिस्थिती ज्यामध्ये नफा आणि टिकाऊपणा यांच्यातील संबंध स्पष्ट करण्यासाठी पहिल्या दशकातील आवश्यक सामग्रींपैकी एक म्हणून सिलिकॉनची स्थापना केली जाते.