Desetkrat večja zmogljivost shranjevanja kot grafit, material, ki se je do zdaj uporabljal v litij-ionskih baterijah za spodbujanje polnjenja. To je razlog za projekcijo uporabe silicija v prihodnjih letih, tako v 'pametnih telefonih' in napravah kot tudi v anodah avtomobilskih baterij (sektor, v katerem je Volkswagen pravkar napovedal bližnjo gradnjo gigatovarne v Saguntu). za proizvodnjo baterij za električne avtomobile s pričakovano generacijo 3.000 delovnih mest). Podjetja, kot je Sila Nanotechnologies v Združenih državah Amerike, so potrdila začetek proizvodnje svojih prvih baterijskih enot s tem mineralom.
Španija ima več raziskovalnih centrov, ki delajo na tem mineralu, ki je drugi najbolj razširjen v zemeljski skorji in je dostopnejši od grafita (kot v mnogih drugih primerih - na primer "redke zemlje" - s kitajsko hegemonijo), saj je prisoten v kamnin ali peska, in ko je izvlečen, lahko začne svoj življenjski cikel.
To počnejo pri Floatechu, odcepljenem delu IMDEA Materials (raziskovalnega inštituta, pridruženega madridski skupnosti), ki ga sofinancirajo Juan José Vilatela in Richard Schäufele, del inštitutske skupine za večnamenske nanokompozite.
Sedanjost in prihodnost
Vilatela, fizični inženir z Universidad Iberoamericana de México in doktorat z Univerze v Cambridgeu, poudarja bistvo dela s tem materialom: pa tudi zmanjšanje teže in velikosti.
Kot znak raziskovalca se inovacija osredotoča na izpopolnjevanje procesa, da bi bil povsod prisoten na 'virtual site' večja proizvodnja, nižja cena ... z vrnitvijo trajnostne proizvodnje: "Silicij zahteva proces preoblikovanja v napravo, saj ki pri Floatechu izloči vsa topil in postopek mešanja, zato se bo okoljski odtis zmanjšal. Ogled sredi investicijskega kroga z namenom izgradnje prve pilotne elektrarne leta 2023 in priprave izdelka do leta 2025 (s podporo Evropskega raziskovalnega sveta iz projekta odličnosti na področju raziskav).
Seveda, čeprav ima silicij polne prednosti, predstavlja nekaj imperativa, kot je njegovo pokanje zaradi nenehnih sprememb prostornine, značilnih za proces polnjenja in praznjenja v litij-ionskih baterijah. V tem smislu Carmen Morant, profesorica uporabne fizike na avtonomni univerzi v Madridu, poudarja pomen tega minerala: "Zelo obetaven je kot anodni material za litijeve baterije, ker je element z najvišjo specifično teoretično zmogljivostjo. in v naravi zelo bogat. Lahko bi bilo zelo pomembno, na primer pri shranjevanju obnovljivih virov energije. Vendar pa zaradi velikih volumnskih variacij, ki nastanejo pri vnosu/ekstrakciji litija v silicij, kjer se material poveča in zmanjša prostornino do štirikrat, anoda poči, se zlomi in baterija izgubi stabilnost. Iz tega razloga preučujemo, kako podaljšati življenjsko dobo teh baterij z uporabo materialov majhnih dimenzij, kot so na primer tanki silicijevi filmi in silicijeve nanožice.
Rešitev je bila nujen fizični korak, kot poudarja Morant, "z delom z veliko tanjšimi plastmi silicija in izdelavo navpično poravnanih silicijevih nanožic. Če bi si to predstavljali, bi bilo nekaj podobnega konicam bolečine, med tistimi prostori, ki se povečajo v prostornini, je mogoče namestiti med procesi nakladanja-razkladanja. Strokovnjak tudi poudarja, da na tem področju obstajata dve vrsti silicija: "kristalni (dražji in tržno neupravičen) in amorfen, bolj porozen in ki ga je mogoče 'dopirati' z uvedbo materialov, tako da je še vedno bolj prevoden, ki ga raziskujemo v sodelovanju s skupino Deposited Silicon Devices Group, fotonapetostno enoto za sončno energijo CIEMAT (Centra za energetske, okoljske in tehnološke raziskave)«.
V primeru Marte Cabello, podoktorske raziskovalke v raziskovalni skupini Cell Prototyping pri CIC energiGUNE, poudarja, kako je industrija do zdaj uporabljala zelo nizke količine silicija v anodah, med 5 in 8%. In poudarja sodelovanje institucije v evropskem projektu 3beLiEVe, »katerega je cilj okrepiti položaj evropske baterijske in avtomobilske industrije na prihodnjem trgu električnih vozil prek in dobave prve generacije baterij, zasnovanih in proizvedenih v Evropi. V tem projektu se raziskuje vnos silicijevega dioksida v anodni material.
Pred tem razvojem centra, ki se nahaja v Tehnološkem parku Álava, je bilo pred tem sodelovanje v drugem izjemnem evropskem projektu Graphene Flagship Core 2, »kjer so bile izvedene raziskave silicijevih anod v kombinaciji z grafenom, pri čemer je uspelo to kombinacijo materialov povečati za proizvodna masa".
Novi časi
Zaradi trajnosti Cabello poudarja, da bo povečanje gostote energije baterije omogočilo, da imamo električna vozila z baterijami, ki lahko ponudijo več kilometrov za prihranek z enim polnjenjem: industrijske osnovne litij-ionske baterije v silicijevih anodah so zmanjšani na minimum, je, da se izdelava in proces teh anod izvajata v vodnem mediju, stran od organskih topil, ki se običajno uporabljajo, ki so strupena in zmanjšujejo varnost baterij.
Še en poudarek je špansko podjetje Ferroglobe, skupaj z Little Electric Cars, izbrano v drugem vseevropskem raziskovalnem in inovacijskem projektu (IPCEI), ki pokriva celotno vrednostno verigo baterij.
Vodilni svetovni proizvajalec silicijeve kovine in silicij-manganovih fero zlitin, ima svetovno bazo strank na hitro rastočih in dinamičnih trgih, kot so solarni, avtomobilski, potrošniški izdelki, gradbeništvo in energetski sektor, s proizvodnimi obrati v Španiji, Franciji, na Norveškem. , Južna Afrika, ZDA, Kanada, Argentina in Kitajska (26 proizvodnih centrov, z 69 pečicami po vsem svetu in približno 3400 zaposlenimi po vsem svetu).
Ferroglobe je v svojem centru za inovacije in raziskave (v mestu Sabón, La Coruña) skupaj s tovarno silicijevega dioksida, edino v Španiji, začel strateški načrt inovacij za razvoj silicijevega prahu (mikrometričnega in nanometričnega) za litijevo anodo. -ionske baterije. »Podjetje (izpostavljajo) želi zagotoviti rešitve za trenutni izziv, s katerim se sooča avtomobilska in mobilnostna industrija, kot je spodbujanje prehoda na bolj trajnostne in podnebno nevtralne tehnologije. V tem kontekstu so baterije ključna tehnologija za to spremembo, vendar je treba zagotoviti dobavo naprednih materialov, potrebnih za njihovo izdelavo. Mednarodni scenarij, v katerem je silicij uveljavljen kot eden od bistvenih materialov prvega desetletja za razjasnitev razmerja med dobičkonosnostjo in trajnostjo.
