Mara kumi zaidi ya uwezo wa kuhifadhi kuliko grafiti, nyenzo inayotumika hadi sasa katika betri za lithiamu-ioni kukuza kuchaji. Hii ndio sababu ya makadirio ya matumizi ya silicon katika miaka ijayo, katika 'smartphones' na vifaa kama vile anode za betri za gari (sekta ambayo Volkswagen imetangaza tu ujenzi ujao wa kiwanda cha giga huko Sagunto kutengeneza. betri za magari ya umeme, na kizazi kinachotarajiwa cha kazi 3.000). Na makampuni kama Sila Nanotechnologies, nchini Marekani, yamethibitisha kuanza kwa uzalishaji wa vitengo vyao vya kwanza vya betri na madini haya.
Uhispania ina vituo kadhaa vya utafiti vinavyofanyia kazi madini haya, ya pili kwa wingi katika ukoko wa dunia na kufikika zaidi kuliko grafiti (kama ilivyo katika visa vingine vingi - kwa mfano, 'dunia adimu'-, na hegemony ya Kichina), kama ilivyo sasa miamba au mchanga, na ikitolewa, inaweza kuanza mzunguko wake wa maisha muhimu.
Haya ndiyo wanayofanya katika Floatech, shirika la IMDEA Materials (taasisi ya utafiti iliyoambatanishwa na Jumuiya ya Madrid), inayofadhiliwa na Juan José Vilatela na Richard Schäufele, sehemu ya Kikundi cha Multifunctional Nanocomposites cha taasisi.
Ya sasa na yajayo
Vilatela, mhandisi wa kimwili kutoka Universidad Iberoamericanna de México na shahada ya udaktari kutoka Chuo Kikuu cha Cambridge, anaangazia kiini cha kufanya kazi na nyenzo hii: pamoja na kupunguza uzito na ukubwa”.
Kama ishara ya mtafiti, uvumbuzi unalenga katika kuboresha mchakato kuwa kila mahali katika 'tovuti nzuri' ya utengenezaji mkubwa, bei ya chini ... na kurudi kwa uzalishaji endelevu: "Silicon inahitaji mchakato wa mabadiliko kuwa kifaa, kwa ambayo kwa Floatech kuondoa vimumunyisho vyote na mchakato wa kuchanganya, kwa hivyo alama ya mazingira itapunguzwa ". Ziara katikati ya duru ya uwekezaji, kwa nia ya kujenga kiwanda cha majaribio cha kwanza mnamo 2023 na kuwa na bidhaa tayari ifikapo 2025 (wamekuwa na msaada wa Baraza la Utafiti la Ulaya, kutoka kwa mradi wa ubora katika utafiti).
Bila shaka, ingawa silicon huja ikiwa na manufaa, inatoa umuhimu fulani, kama vile kupasuka kwake kutokana na mabadiliko yanayoendelea ya kiasi cha kawaida cha mchakato wa kuchaji na kutoa katika betri za lithiamu-ioni. Kwa maana hii, Carmen Morant, Profesa wa Applied Fizikia katika Chuo Kikuu cha Autonomous cha Madrid, anaangazia umuhimu wa madini haya: "Inaahidi sana kama nyenzo ya anode kwa betri za lithiamu, kwa sababu ni kipengele kilicho na uwezo wa juu zaidi wa kinadharia. na mwingi sana wa asili. Inaweza kuwa muhimu sana, kwa mfano, katika uhifadhi wa nishati mbadala. Hata hivyo, kutokana na tofauti kubwa za kiasi zinazotokea katika kuanzishwa / uchimbaji wa lithiamu katika silicon, ambapo nyenzo huongezeka na kupungua kwa kiasi hadi mara nne, anode hupasuka, huvunja na betri hupoteza utulivu. Kwa sababu hii, tunasoma jinsi ya kuongeza maisha muhimu ya betri hizi kupitia matumizi ya vifaa katika vipimo vidogo, kama vile, kwa mfano, filamu nyembamba za silicon na nanowires za silicon".
Suluhisho limekuwa hatua ya lazima ya kimwili, kama Morant anavyoonyesha, "kwa kufanya kazi na tabaka nyembamba zaidi za silicon na kuunda nanowires za silicon zilizopangwa wima. Ili kuiona taswira, itakuwa ni kitu sawa na miiba ya maumivu, kati ya nafasi hizo zinazoongezeka kwa sauti zinaweza kushughulikiwa wakati wa michakato ya upakiaji-upakuaji". Mtaalamu huyo pia anaangazia kuwa kuna aina mbili za silicon katika uwanja huu: "fuwele (ghali zaidi na haifanyiki kibiashara), na amofasi, yenye vinyweleo vingi na ambayo inaweza 'kupunguzwa' kwa kuanzishwa kwa nyenzo ili iwe bado. bora zaidi, ambapo tunachunguza kwa ushirikiano na Kikundi cha Vifaa vya Silicon Vilivyowekwa, Kitengo cha Nishati ya Jua cha Photovoltaic cha CIEMAT (Kituo cha Utafiti wa Nishati, Mazingira na Teknolojia)”.
Kwa upande wa Marta Cabello, mtafiti wa baada ya udaktari katika kikundi cha utafiti wa Prototyping ya Kiini huko CIC energiGUNE, anaangazia jinsi, hadi sasa, tasnia hiyo imetumia kiwango cha chini sana cha silicon kwenye anodi, kati ya 5 na 8%. Na inaangazia ushiriki wa taasisi hiyo katika mradi wa Uropa 3beLiEVe, "ambao lengo lake ni kuimarisha nafasi ya betri ya Uropa na tasnia ya magari katika soko la baadaye la magari ya umeme kupitia na usambazaji wa kizazi cha kwanza cha betri. iliyoundwa na kutengenezwa huko Uropa. Katika mradi huu kuanzishwa kwa silika katika nyenzo ya anode inachunguzwa.
Ukuzaji huu wa kituo hicho, kilichoko katika Hifadhi ya Teknolojia ya Álava, ulitanguliwa na ushiriki katika mradi mwingine bora wa Uropa wa Graphene Flagship Core 2, "ambapo utafiti ulifanyika juu ya anodi za silicon pamoja na graphene, kudhibiti kuongeza mchanganyiko huu wa vifaa kwa ajili yake. wingi wa uzalishaji".
Nyakati Mpya
Kama matokeo ya uendelevu, Cabello anasema kwamba kuongezeka kwa msongamano wa nishati ya betri kutafanya iwezekani kuwa na magari ya umeme yenye betri zenye uwezo wa kutoa kilomita zaidi kuokoa kwa chaji moja: betri za msingi za lithiamu-ioni kwenye anodi za silicon. hupunguzwa kwa kiwango cha chini, ni kwamba utengenezaji na mchakato wa anodi hizi unafanywa kwa njia ya maji, mbali na vimumunyisho vya kikaboni vinavyotumiwa kawaida, ambavyo ni sumu na hupunguza usalama wa betri".
Jambo lingine lililoangaziwa ni lile la Ferroglobe, kampuni ya Uhispania, pamoja na Magari Madogo ya Umeme, yaliyochaguliwa katika mradi wa pili wa utafiti na uvumbuzi wa Pan-European (IPCEI) ambao unashughulikia msururu mzima wa thamani ya betri.
Inaongoza duniani kwa uzalishaji wa metali za silicon na silicon-manganese ferroalloys, ina msingi wa wateja duniani kote katika masoko yenye nguvu na yanayokua haraka kama vile nishati ya jua, magari, bidhaa za walaji, ujenzi na sekta ya nishati, na viwanda vya viwanda nchini Hispania, Ufaransa, Norway. , Afrika Kusini, Marekani, Kanada, Argentina na Uchina (vituo 26 vya uzalishaji, vyenye oveni 69 ulimwenguni pote, na wafanyikazi 3400 hivi ulimwenguni pote) .
Katika Kituo chake cha Ubunifu na R&D (huko Sabón, La Coruña), pamoja na kiwanda cha metallurgiska cha silika, ambacho ndicho pekee nchini Uhispania, Ferroglobe imezindua mpango wa kimkakati wa uvumbuzi wa ukuzaji wa poda ya silicon (micrometric na nanometric) kwa anode ya lithiamu. - betri za ion. "Kampuni (wanasema) inataka kutoa suluhu kwa changamoto ya sasa inayokabili tasnia ya magari na uhamaji, kama vile kukuza mpito kuelekea teknolojia endelevu zaidi na zisizo za hali ya hewa. Katika muktadha huu, betri ni teknolojia muhimu kwa mabadiliko haya, lakini ni muhimu kuhakikisha ugavi wa nyenzo za hali ya juu zinazohitajika kuzitengeneza”. Hali ya kimataifa ambapo silicon imeanzishwa kama mojawapo ya nyenzo muhimu za muongo wa kwanza ili kufafanua uhusiano kati ya faida na uendelevu.
