Capacitate de stocare de zece ori mai mare decât grafitul, materialul folosit până acum în bateriile litiu-ion pentru a promova încărcarea. Acesta este motivul proiecției utilizării siliciului în următorii ani, atât în smartphone-uri și dispozitive, cât și în anozii bateriilor auto (sector în care Volkswagen tocmai a anunțat viitoarea construcție a unei gigafabrici la Sagunto pentru fabricarea bateriilor pt. mașini electrice, cu o generație estimată de 3.000 de locuri de muncă). Și companii precum Sila Nanotechnologies, din Statele Unite, au confirmat începerea producției primelor lor unități de baterii cu acest mineral.
Spania are mai multe centre de cercetare care lucrează la acest mineral, al doilea cel mai abundent în crustă și mai accesibil decât grafitul (ca în multe alte cazuri - de exemplu, „pământurile rare" -, cu hegemonie chineză). ), deoarece este prezent. în roci sau nisip, iar odată extras, ciclul său de viață util poate începe.
Aceasta este ceea ce fac ei la Floatech, o „spin-off” a IMDEA Materials (un institut de cercetare atașat Comunității Madrid), cofinanțat de Juan José Vilatela și Richard Schäufele, parte a Grupului de nanocompozite multifuncționale al institutului.
Prezent și viitor
Vilatela, inginer fizician de la Universitatea Ibero-Americană din Mexic și doctor de la Universitatea din Cambridge, evidențiază esența lucrului cu acest material: precum și reducerea greutății și dimensiunilor.
După cum subliniază cercetătorul, inovația se concentrează pe rafinarea procesului pentru a fi omniprezent în „situl virtuos” producție mai mare, preț mai mic... cu revenirea producției durabile: „Siliciul necesită un proces de transformare într-un aparat, pentru care în Floatech. eliminarea tuturor solvenților și a procesului de amestecare, astfel încât amprenta asupra mediului va fi redusă.” Este în plină rundă de investiții, în vederea construirii primei fabrici pilot în 2023 și a avea un produs gata până în 2025 (au avut sprijinul Consiliului European de Cercetare, dintr-un proiect de excelență în cercetare).
Desigur, deși siliciul vine încărcat cu avantaje, el prezintă câteva imperative, precum fisurarea acestuia din cauza modificărilor continue de volum tipice procesului de încărcare și descărcare în bateriile litiu-ion. În acest sens, Carmen Morant, profesor de Fizică Aplicată la Universitatea Autonomă din Madrid, evidențiază importanța acestui mineral: „Este foarte promițător ca material anodic pentru bateriile cu litiu, deoarece este elementul cu cea mai mare capacitate specific-teoretică. și foarte abundent în natură. Ar putea fi foarte important, de exemplu, în stocarea energiilor regenerabile. Totuși, din cauza variațiilor enorme de volum care apar la introducerea/extracția litiului în siliciu, unde materialul crește și își scade volumul de până la patru ori, anodul se sparge, se rupe și bateria își pierde stabilitatea. Prin urmare, studiem cum să extindem durata de viață utilă a acestor baterii prin utilizarea de materiale de dimensiuni mici, cum ar fi, de exemplu, foi subțiri de siliciu și nanofire de siliciu.”
Soluția a fost un pas fizic imperativ, așa cum subliniază Morant, „prin lucrul cu straturi mult mai subțiri de siliciu și fabricarea de nanofire de siliciu aliniate vertical. Pentru a-l vizualiza, ar fi ceva asemănător cu vârfurile unei dureri, între acele spații care cresc în volum pot fi acomodate în timpul proceselor de încărcare-descărcare. Specialistul mai evidențiază că în acest domeniu există două tipuri de siliciu: „cel cristalin (mai scump și neviabil comercial), și cel amorf, mai poros și care poate fi „dopat” cu introducerea de materiale astfel încât este și mai conductiv, asupra căruia cercetăm în colaborare cu Grupul Dispozitive de Siliciu Depus, Unitatea de Energie Solară Fotovoltaică a Ciemat (Centrul de Cercetare Energetică, de Mediu și Tehnologic).”
În cazul Martei Cabello, cercetător postdoctoral în grupul de cercetare CIC energiGUNE Cell Prototyping, ea subliniază modul în care, până acum, industria folosea cantități foarte mici de siliciu în anozi, între 5 și 8%. Și iese în evidență participarea instituției la proiectul european 3beLiEVe, „al cărui obiectiv este consolidarea poziției industriei europene de baterii și auto pe viitoarea piață a vehiculelor electrice prin furnizarea de prima generație de baterii.Proiectate și fabricate în Europa. Acest proiect investighează introducerea de silice în materialul anodului.
Această dezvoltare a centrului, situat în Parcul Tehnologic Álava, a fost precedată de participarea la un alt proiect european proeminent Graphene Flagship Core 2, „unde s-au efectuat cercetări pe anozi de siliciu combinați cu grafen, reușind să scalați această combinație de materiale pentru producția de masă. ".
New Times
Ca urmare a durabilității, Cabello subliniază că creșterea densității energetice a bateriei va face posibilă existența vehiculelor electrice cu baterii capabile să ofere mai mulți kilometri de economisit cu o singură încărcare: baterii industriale litiu-ion bazate pe anozi de siliciu. sunt reduse la minimum, este că fabricarea și prelucrarea acestor anozi se realizează într-un mediu apos, îndepărtându-se de solvenții organici folosiți în mod obișnuit, care sunt toxici și reduc siguranța bateriilor.”
Un alt detașament este cel al Ferroglobe, compania spaniolă, împreună cu Little Electric Cars, selectată în cel de-al doilea proiect paneuropean de cercetare și inovare (IPCEI) care acoperă întreg lanțul valoric al bateriilor.
Un producător de frunte la nivel mondial de siliciu metalic și feroaliaje siliciu-mangan, are o bază globală de clienți pe piețe dinamice și în creștere rapidă, cum ar fi cea solară, auto, produse de larg consum, construcții și cea a energiei, cu fabrici de producție în Spania, Franța, Norvegia, Africa de Sud, Statele Unite, Canada, Argentina și China (26 de centre de producție, cu 69 de cuptoare în întreaga lume și aproximativ 3400 de angajați în întreaga lume).
În Centrul său de inovare și cercetare și dezvoltare (din Sabón, La Coruña), împreună cu fabrica metalurgică de silice, singura din Spania, Ferroglobe a lansat un plan strategic de inovare pentru dezvoltarea pulberii de siliciu (micrometrice și nanometrice) pentru anodul de litiu. baterii ionice. „Compania (subliniază ei) dorește să ofere soluții la provocarea actuală cu care se confruntă industria auto și mobilitatea, cum ar fi promovarea unei tranziții către tehnologii mai durabile și mai neutre din punct de vedere climatic. În acest context, bateriile reprezintă o tehnologie cheie pentru această schimbare, dar este necesar să se asigure aprovizionarea cu materiale avansate necesare pentru fabricarea acestora.” Un scenariu internațional în care siliciul este stabilit ca unul dintre materialele esențiale ale primului deceniu pentru a elucida relația dintre profitabilitate și sustenabilitate.
