HPQ reicht vorläufige Patentanmeldung für die Herstellung von Anodenmaterial auf Siliziumbasis mit hohem Durchsatz ein

• Dieses vorläufige Patent baut auf dem bestehenden PUREVAP™ QRR-Patent von HPQ und einem angemeldeten Patent für einen kontinuierlichen SiOx-Herstellungsprozess auf.
• Die vorläufige Patentanmeldung bezieht sich auf Geräte und Verfahren, die für die kontinuierliche oder halbkontinuierliche Herstellung von GEN3 und darüber hinausgehendem technischem Material auf Siliziumbasis für Li-Ionen-Batterieanoden erforderlich sind.
• HPQ stellt ein Patentportfolio zusammen, das sich auf technologische Bausteine konzentriert, die für vertikal integrierte, kohlenstoffarme, kostengünstige und durchsatzstarke Herstellungsprozesse von Hochleistungsanodenmaterialien auf Siliziumbasis erforderlich sind.

MONTREAL, Kanada - HPQ Silicon Inc. ("HPQ" oder das "Unternehmen")(TSX-V: HPQ)(OTCQB: HPQFF)(FRA: O08),, ein Technologieunternehmen, das sich auf die umweltfreundliche Entwicklung von Siliziumdioxid und siliziumbasierten Materialien spezialisiert hat, freut sich, seine Aktionäre über eine Patentanmeldung im Zusammenhang mit seinen Initiativen für siliziumbasierte Anodenmaterialien zu informieren.

HPQ hat in Frankreich eine vorläufige Patentanmeldung eingereicht, die sein anhängiges Patent für den kontinuierlichen SiOx-Herstellungsprozess erweitert. Das Patent umreißt die entscheidenden Technologien und Prozesse, die für die kontinuierliche oder halbkontinuierliche Herstellung von Hochleistungsmaterialien auf Siliziumbasis erforderlich sind.

PATENT ERWEITERT HPQS PORTFOLIO AN SILIZIUM FÜR BATTERIEBASIERTE PROPRIETÄRE TECHNOLOGIEN

Wie bereits bekannt gegeben, hat die in Frankreich ansässige Tochtergesellschaft von HPQ, NOVACIUM SAS (Novacium"), eine einzigartige Fähigkeit zur Herstellung von Anodenmaterialien auf Siliziumbasis demonstriert, die es ermöglicht:

• Liefern über 4.000 Milliamperestunden (mAh) in 18650-Lithium-Ionen-Batterien unter maximalen Entladebedingungen [1],
• 3.608 mAh oder 93 % seiner Kapazität nach 300 Zyklen unter einem strengen Testprotokoll [2] beibehalten, und
• Sie können nahtlos in bestehende Fertigungsprozesse integriert werden, ohne dass kostspielige Umrüstungen oder Überholungen erforderlich sind.

Im Rahmen seiner Strategie, technische Materialien auf Siliziumbasis herzustellen und zu vermarkten, die diese Ergebnisse in großem Maßstab liefern können, reichte HPQ die Patentanmeldung ein, um seine Downstream-Fähigkeiten über den bestehenden patentierten kontinuierlichen SiOx-Herstellungsprozess hinaus zu erweitern. Diese Anmeldung umfasst die Apparate und Verfahren, die für die kontinuierliche oder halbkontinuierliche Hochdurchsatzproduktion von GEN3 und darüber hinausgehenden technischen Materialien auf Siliziumbasis erforderlich sind, die für Li-Ionen-Batterieanoden geeignet sind.

"Silizium (Si) ist zwar reichlich vorhanden und kostengünstig und bietet ein immenses Potenzial für die Weiterentwicklung der Energiespeichertechnologie, insbesondere bei Batterien, aber die Integration von Silizium in Batteriesysteme ist immer noch mit technischen und wirtschaftlichen Herausforderungen verbunden", sagte Bernard Tourillon, Präsident und CEO von HPQ Silicon Inc. "Die hochleistungsfähigen, technischen Materialien auf Siliziumbasis, die von diesem Patent abgedeckt werden, können viele dieser Hürden überwinden und machen es möglich, das volle Potenzial von Silizium zu erschließen und es zu einer praktikablen Lösung für die Energiespeicherung der nächsten Generation in verschiedenen Branchen zu machen."

HERSTELLUNG VON HOCHLEISTUNGSBATTERIEN AUF SILIZIUMBASIS, EIN MEHRSTUFIGER PROZESS

Schritt 1: Umwandlung von Quarz (SiO₂) in metallurgisches Silizium (MG Si)
In diesem Schritt wird Quarz (SiO₂) in einem karbothermischen Prozess in metallurgisches Silizium (1N bis 2N Si, oder MG Si) umgewandelt, gefolgt von der Veredelung von MG Si zu höherwertigem metallurgischem Silizium (3N bis 4N Si, oder UMG Si).

Die derzeitigen industriellen Verfahren für die Siliziumproduktion sind kapitalintensiv, haben eine Mindestproduktionsmenge von 30.000 bis 50.000 Tonnen pro Jahr (TPY) [3] und sind mit hohen variablen Kosten verbunden [4]. Für die Herstellung von 1 Tonne MG-Si werden 6 Tonnen Ausgangsmaterial und etwa 12.000 kWh Energie benötigt. Die Raffination von MG Si zu UMG Si erfordert zusätzliche Reinigungsschritte, die die variablen Kosten weiter erhöhen und zum hohen CO2-Fußabdruck beitragen.

Der patentierte PUREVAP™-Quarzreduktionsreaktor (QRR) von HPQ bietet einen geschlossenen karbothermischen Prozess mit einem CO2-Fußabdruck von Null [5]. Er ist in Schritten bis zu 1.000 TPY skalierbar und kann Quarz in einem einzigen Schritt direkt in veredeltes metallurgisches Silizium umwandeln, wobei 25 % weniger Ausgangsmaterial benötigt wird.

Derzeit wird MG Si für 2 bis 3 US$ pro kg verkauft, während UMG Si für 4 bis 6 US$ pro kg verkauft wird [6].

Schritt 2: Herstellung von SiOx, dem wichtigsten Ausgangsmaterial
SiOx wird durch Sublimation von Quarz (SiO₂) und hochwertigem metallurgischem Silizium (UMG Si) in Reaktoren hergestellt. Die derzeitigen industriellen Verfahren zur SiOx-Herstellung basieren auf Chargen, was die Produktivität einschränkt, die Kosten erhöht und zu einem höheren Energieverbrauch führt.

Das patentierte Verfahren von HPQ beseitigt diese Einschränkungen durch den Übergang zur kontinuierlichen SiOx-Produktion. Dieser Prozess erhöht die Produktivität um das Dreifache, reduziert den Energieverbrauch um 20 % und senkt die Kosten um 25-30 %. Darüber hinaus werden qualitativ hochwertigere Materialien auf Siliziumbasis mit größerer Homogenität und geringerer Verunreinigung hergestellt, die sich besser für den Batteriemarkt eignen und einen geringen CO2-Fußabdruck aufweisen [5].

Ein weiterer entscheidender Vorteil ist, dass dieses Verfahren nahtlos in den QRR von HPQ integriert werden kann, ohne dass wesentliche Änderungen an der Reaktorkonstruktion erforderlich sind, wodurch die technologischen Entwicklungsrisiken minimiert werden.

Je nach Reinheit und Qualität wird SiOx derzeit zu Preisen zwischen 10 und 20 US-Dollar pro kg verkauft [6].

Schritt 3: Verkapselung von SiOx in Kohlenstoff
Die derzeitigen industriellen Verfahren zur Verkapselung von SiOx in Kohlenstoff basieren auf Chargen, was die Produktivität einschränkt, die Kosten erhöht und zu einem höheren Energieverbrauch führt. Das neue Verfahren von HPQ zielt auf den Übergang zu einer kontinuierlichen oder halbkontinuierlichen SiOx-Produktion mit hohem Durchsatz und Kohlenstoffeinkapselung ab, wodurch die Produktivität erhöht, der Energieverbrauch reduziert und die Herstellungskosten gesenkt werden.

Je nach Reinheit, Qualität und Leistung wird kohlenstoffumhülltes SiOx derzeit für 25 bis 50 US-Dollar pro kg verkauft [6].

Schritt 4: Aufwertung des Materials zu hochentwickelten Anodenmaterialien auf Siliziumbasis
Die Veredelung des in Schritt 3 hergestellten Materials zu hochentwickelten Anodenmaterialien auf Siliziumbasis verbessert die Batterieleistung weiter und ermöglicht eine höhere Energiedichte und Gesamteffizienz für Energiespeicherlösungen der nächsten Generation. Das neue Verfahren von HPQ zielt auf den Übergang zu einer kontinuierlichen oder halbkontinuierlichen Umwandlung der in Schritt 3 hergestellten Materialien in hochentwickelte Anodenmaterialien auf Siliziumbasis ab. Dieser Ansatz wird die Produktivität erhöhen, den Energieverbrauch reduzieren und die Herstellungskosten senken.

Hochentwickelte Anodenmaterialien auf Siliziumbasis kosten heute je nach Qualität und Leistung zwischen 60 und 100 US-Dollar pro Kilogramm [5].

"Diese neue Patentanmeldung, zusammen mit dem validierten Potenzial unseres Materials, stärkt unser einzigartiges Wertangebot auf dem Markt für siliziumbasierte Anodenmaterialien", fügte Herr Tourillon hinzu. "Was uns wirklich von anderen Akteuren in diesem Bereich unterscheidet, ist die Tatsache, dass unser primärer Rohstoff kostengünstiges metallurgisches Siliziummetall ist und nicht das viel teurere und flüchtige Monosilangas (SiH4) [7], das außerdem ein kostspieliges CVD-Verfahren (Chemical Vapor Deposition) erfordert, um Siliziummaterialien in Batteriequalität herzustellen.

DER MARKT FÜR SILIZIUMBASIERTE MATERIALIEN WIRD MIT DER STEIGENDEN NACHFRAGE NACH LITHIUMBATTERIEN WACHSEN.

Etwa 95 % des Anodenmaterials in den heutigen Li-Ionen-Batterien besteht aus Graphit [8]. HPQs siliziumbasiertes Material, das sich nahtlos in bestehende Fertigungsprozesse integrieren lässt und mehr als 10 % dieses Graphits ohne kostspielige Umrüstung oder Überholung ersetzen kann, sollte uns in die Lage versetzen, einen bedeutenden Teil des adressierbaren Marktes zu erobern, der zwischen 10 % und 15 % des gesamten Graphitmarktes liegt, sowohl jetzt als auch in Zukunft.

Der weltweite Graphitmarkt wird nach Schätzungen von Benchmark Minerals Intelligence (BMI) von etwa 700.000 Tonnen im Jahr 2021 auf 4,5 Millionen Tonnen im Jahr 2030 wachsen [9]. Dieses Wachstum entspricht einem adressierbaren Markt von 450.000 bis 675.000 Tonnen für unser Material bis 2030 mit einem Wert zwischen 22,5 und 33,8 Mrd. US$ [10].

"Die Strategie von HPQ wird sich zunächst auf die Herstellung von siliziumbasierten Materialien für die 3C-Märkte (Computer, Verbraucher und Kommunikation) konzentrieren, da dieser 12-Milliarden-US-Dollar-Markt, der bis 2030 auf 38,3 Milliarden US-Dollar anwachsen soll [11], perfekt für die Materialien geeignet ist, die wir in diesem Stadium unserer Entwicklung bereits validiert haben", fügte Herr Tourillon hinzu. "Unser Marktfokus wird sich im Laufe der Zeit auch auf Energiespeicher und Elektrofahrzeuge ausweiten.

REFERENZQUELLEN

[1] Link zur HPQ-Pressemitteilung vom 30. Juli 2024.
[2] Link zur HPQ-Pressemitteilung vom 8. Oktober 2024.
[3] Schätzungen des Managements auf der Grundlage der Größe der letzten neuen Siliziummetallanlagen, die außerhalb Chinas gebaut wurden, Mississippi Silicon und der jüngsten Siliziummetallproduktionsanlage in Island.
[4] Die Schätzungen des Managements basieren auf einer Überprüfung des Ferroglobe Investors Deck seit 2014.
[5] Link zur HPQ-Pressemitteilung vom 27. Juni 2023.
[6] Schätzungen des Managements auf der Grundlage vertraulicher Preisangebote für Materialien, die von einem mit HPQ verbundenen Unternehmen erhalten wurden.
[7] Silangas birgt mehrere erhebliche Gefahren, die es besonders gefährlich machen. Es ist leicht entzündlich und pyrophor, d. h. es kann sich an der Luft spontan entzünden. Außerdem kann sich Silan, wenn es eingeatmet wird, im Körper in Kieselsäure umwandeln, was zu Gewebereizungen und anderen Gesundheitsproblemen führen kann. Außerdem werden bei der Herstellung von Silangas extrem gefährliche Stoffe verwendet, darunter giftige, ätzende und umweltschädliche Chemikalien.(Quelle: Solar Industry Magazine)
[8] Link zur Quelle für Graphit in Batterien
[9] Link zur Quelle für die Schätzungen von Benchmark Minerals Intelligence ("BMI").
[10] Die 22,5 Milliarden US $ ergeben sich aus der Multiplikation von 450.000 t mit 50 US$ pro kg, während sich die 33,8 Milliarden US $ aus der Multiplikation von 600.000 t mit 50 US$ pro kg ergeben.
[11] Link zur Quelle für das 3C-Marktdatum.