Dhjetë herë më shumë kapacitet ruajtës se grafiti, materiali i përdorur deri më tani në bateritë litium-jon për të nxitur karikimin. Kjo është arsyeja e projeksionit të përdorimit të silikonit në vitet e ardhshme, si në telefonat inteligjentë dhe pajisje, ashtu edhe në anodat e baterive të makinave (sektor në të cilin Volkswagen sapo ka njoftuar ndërtimin e ardhshëm të një fabrike giga në Sagunto. për të prodhuar bateri për makina elektrike, me një gjenerim të pritshëm prej 3.000 vendeve të punës). Dhe kompani si Sila Nanotechnologies, në Shtetet e Bashkuara, kanë konfirmuar fillimin e prodhimit të njësive të tyre të para të baterive me këtë mineral.
Spanja ka disa qendra kërkimore që punojnë në këtë mineral, i dyti më i bollshëm në koren e tokës dhe më i aksesueshëm se grafiti (si në shumë raste të tjera - për shembull, "tokat e rralla" - me hegjemoninë kineze), pasi është i pranishëm në shkëmbinj ose rërë, dhe pasi të nxirret, mund të fillojë ciklin e jetës së tij të dobishme.
Kjo është ajo që ata bëjnë në Floatech, një spin-off i IMDEA Materials (një institut kërkimor i bashkangjitur Komunitetit të Madridit), i bashkëfinancuar nga Juan José Vilatela dhe Richard Schäufele, pjesë e Grupit të Nanokompoziteve Multifunksionale të institutit.
E tashmja dhe e ardhmja
Vilatela, një inxhinier fizik nga Universidad Iberoamericana de México dhe një doktoraturë nga Universiteti i Kembrixhit, thekson thelbin e punës me këtë material: si dhe reduktimin e peshës dhe madhësisë”.
Si shenjë e studiuesit, inovacioni fokusohet në rafinimin e procesit për të qenë i kudondodhur në 'vendin e virtytshëm' prodhim më i madh, çmim më i ulët... me kthimin e prodhimit të qëndrueshëm: "Silikon kërkon një proces transformimi në një pajisje, për i cili në Floatech eliminon të gjithë tretësit dhe procesin e përzierjes, kështu që gjurmët mjedisore do të reduktohen”. Një turne në mes të një raundi investimi, me synimin për të ndërtuar fabrikën e parë pilot në 2023 dhe për të patur një produkt gati në vitin 2025 (ata kanë pasur mbështetjen e Këshillit Evropian të Kërkimit, nga një projekt ekselence në kërkime).
Natyrisht, megjithëse silikoni vjen i ngarkuar me avantazhe, ai paraqet disa imperativë, siç është plasaritja e tij për shkak të ndryshimeve të vazhdueshme në vëllim, tipike për procesin e karikimit dhe shkarkimit në bateritë litium-jon. Në këtë kuptim, Carmen Morant, Profesore e Fizikës së Aplikuar në Universitetin Autonom të Madridit, thekson rëndësinë e këtij minerali: “Është shumë premtues si një material anodë për bateritë e litiumit, sepse është elementi me kapacitetin më të lartë specifik-teorik. dhe shumë të bollshme në natyrë. Mund të jetë shumë e rëndësishme, për shembull, në ruajtjen e energjive të rinovueshme. Megjithatë, për shkak të variacioneve të mëdha të volumit që ndodhin në futjen/nxjerrjen e litiumit në silikon, ku materiali rritet dhe zvogëlohet në vëllim deri në katër herë, anoda plasaritet, prishet dhe bateria humbet stabilitetin. Për këtë arsye, ne po studiojmë se si të rrisim jetëgjatësinë e këtyre baterive nëpërmjet përdorimit të materialeve në përmasa të vogla, si p.sh., filma të hollë silikoni dhe nanotela silikoni”.
Zgjidhja ka qenë një hap fizik imperativ, siç thekson Morant, “duke punuar me shtresa shumë më të holla silikoni dhe duke prodhuar nanotela silikoni të rreshtuar vertikalisht. Për ta vizualizuar, do të ishte diçka e ngjashme me thumbat e një dhimbjeje, midis atyre hapësirave që rriten në vëllim mund të vendosen gjatë proceseve të ngarkim-shkarkimit”. Specialisti thekson gjithashtu se ka dy lloje silici në këtë fushë: "kristali (më i shtrenjtë dhe jo komercialisht i zbatueshëm) dhe ai amorf, më poroz dhe që mund të "dopohet" me futjen e materialeve në mënyrë që të jetë ende. më përçues, mbi të cilin po hetojmë në bashkëpunim me Grupin e Pajisjeve të Depozituara të Silicit, Njësia e Energjisë Diellore Fotovoltaike e CIEMAT (Qendra për Kërkime Energjetike, Mjedisore dhe Teknologjike)”.
Në rastin e Marta Cabello, një studiuese postdoktorale në grupin kërkimor të Prototipimit të qelizave në CIC energiGUNE, ajo thekson se si, deri më tani, industria ka përdorur sasi shumë të ulëta të silikonit në anoda, midis 5 dhe 8%. Dhe nënvizon pjesëmarrjen e institucionit në projektin evropian 3beLiEVe, “objektivi i të cilit është të forcojë pozicionin e industrisë evropiane të baterive dhe automobilave në tregun e ardhshëm të automjeteve elektrike nëpërmjet dhe furnizimit të gjeneratës së parë të baterive, të projektuara dhe të prodhuara në Evropë. Në këtë projekt është hetuar futja e silicës në materialin anod.
Ky zhvillim i qendrës, i vendosur në Parkun Teknologjik Álava, u parapri nga pjesëmarrja në një tjetër projekt të shquar evropian Graphene Flagship Core 2, “ku u kryen kërkime mbi anodat e silikonit të kombinuara me grafen, duke arritur të shkallëzonte këtë kombinim materialesh për të. masë prodhimi”.
Kohët e reja
Si rezultat i qëndrueshmërisë, Cabello thekson se rritja e densitetit të energjisë së baterisë do të bëjë të mundur që të ketë automjete elektrike me bateri të afta për të ofruar më shumë kilometra për të kursyer me një karikim të vetëm: bateri litium-jon me bazë industriale në anoda silikoni janë reduktuar në minimum, është se prodhimi dhe procesi i këtyre anodave kryhet në mjedis ujor, larg nga tretësit organikë të përdorur zakonisht, të cilët janë toksikë dhe ulin sigurinë e baterive”.
Një tjetër pikë kryesore është ajo e Ferroglobe, kompania spanjolle, së bashku me Little Electric Cars, të përzgjedhur në projektin e dytë pan-evropian të kërkimit dhe inovacionit (IPCEI) që mbulon të gjithë zinxhirin e vlerës së baterisë.
Prodhuesi kryesor në botë i metaleve të silikonit dhe ferroaliazheve të silikon-manganit, ai ka një bazë globale klientësh në tregje dinamike dhe me rritje të shpejtë si solare, automobila, produkte të konsumit, ndërtimi dhe sektori i energjisë, me fabrika prodhuese në Spanjë, Francë, Norvegji. , Afrika e Jugut, Shtetet e Bashkuara, Kanadaja, Argjentina dhe Kina (26 qendra prodhimi, me 69 furra në mbarë botën dhe rreth 3400 punonjës në mbarë botën) .
Në Qendrën e saj të Inovacionit dhe R&D (në Sabón, La Coruña), së bashku me fabrikën e metalurgjisë së silicës, e vetmja në Spanjë, Ferroglobe ka nisur një plan strategjik inovacioni për zhvillimin e pluhurit të silikonit (mikrometrik dhe nanometrik) për anodën e litiumit. - bateri jonike. “Kompania (theksojnë ata) dëshiron të ofrojë zgjidhje për sfidën aktuale me të cilën përballet industria e automobilave dhe lëvizshmërisë, të tilla si promovimi i një tranzicioni drejt teknologjive më të qëndrueshme dhe neutrale ndaj klimës. Në këtë kontekst, bateritë janë një teknologji kyçe për këtë ndryshim, por është e nevojshme të sigurohet furnizimi me materiale të avancuara të nevojshme për prodhimin e tyre”. Një skenar ndërkombëtar në të cilin silikoni vendoset si një nga materialet thelbësore të dekadës së parë për të sqaruar marrëdhënien midis përfitimit dhe qëndrueshmërisë.
