Se sviluppiamo la batteria del futuro con componenti realizzati con silicio abbondante, la capacità di accumulo può essere aumentata in modo significativo.
Mentre il mondo si sposta rapidamente verso reti energetiche e sistemi di trasporto elettrificati, è emerso un problema comune. La capacità di stoccaggio delle batterie, necessarie per alimentare economie sempre più elettriche, non riesce a tenere il passo.
L'immagazzinamento dell'energia è intrinsecamente costoso e per questo motivo le batterie ricaricabili hanno faticato a rimanere economicamente vantaggiose. La batteria ricaricabile standard è una batteria agli ioni di litio o Li-ion. Con l'aumento dei costi e dell'efficienza delle energie rinnovabili e delle auto elettriche, la domanda di energia immagazzinata è cresciuta in modo significativo.
Sfortunatamente, l'accumulo delle batterie non è riuscito a mantenere lo stesso ritmo di innovazione, creando una barriera per le economie che cercano di diventare elettriche. La buona notizia è che sviluppando una batteria che include componenti in silicio, la capacità di accumulo delle batterie può essere aumentata in modo significativo.
L'importanza di questi miglioramenti non può essere sottovalutata, poiché le economie continueranno a dipendere sempre più dalla tecnologia delle batterie per alimentare le loro economie.
L'innovazione nel campo dell'accumulo delle batterie ha anche l'opportunità di accelerare il ritmo con cui la tecnologia senza emissioni di carbonio viene introdotta in massa.
La comprensione della meccanica delle batterie ricaricabili agli ioni di litio è abbastanza semplice, in quanto possono essere suddivise in 3 parti principali. Da un lato c'è un elettrodo positivo (in una batteria è noto come catodo, contrassegnato dal segno +), dall'altro c'è un elettrodo negativo (in una batteria è noto come anodo, contrassegnato dal segno -).
I veicoli elettrici a batteria (BEV) sono alimentati dall'elettricità immagazzinata in un pacco batterie, che a sua volta aziona un motore elettrico e fa girare le ruote. Una volta esaurite, le batterie vengono ricaricate utilizzando l'elettricità di rete, che può essere erogata tramite una presa di corrente o una stazione di ricarica.
Al centro della batteria, che separa il catodo dall'anodo, si trova un elettrolita. Una reazione chimica nella batteria fa sì che gli elettroni si accumulino nell'anodo (-) e, man mano che si raccolgono, cercano di allontanarsi l'uno dall'altro.
Ciò è dovuto alla naturale tendenza degli elettroni a respingersi l'un l'altro a causa della loro carica elettrica negativa condivisa. L'elettrolita al centro della batteria blocca la dispersione degli elettroni verso il catodo (+).
Quando le batterie vengono collegate a un dispositivo, si crea un circuito chiuso e gli elettroni escono dall'anodo (-), attraversano il circuito e alimentano il dispositivo fino a raggiungere il catodo (+).
La ricarica di una batteria inverte semplicemente la direzione degli elettroni utilizzando un'altra fonte di energia, come l'energia solare.
Nelle batterie agli ioni di litio, l'anodo è generalmente prodotto in grafite, una forma naturale di carbonio. Cambiando il materiale dell'anodo dalla grafite al silicio, le batterie possono immagazzinare una quantità di energia circa dieci volte superiore.
Il silicio è la sostanza più densa di energia al mondo, quindi per gli anodi delle batterie è molto più efficiente della grafite. Inoltre, il silicio è presente in abbondanza: è il secondo elemento più frequente sulla terra, dopo l'ossigeno.
L'abbondanza di silicio si tradurrebbe probabilmente in una riduzione dei prezzi di produzione delle batterie ricaricabili, dato che l'offerta è quasi illimitata.
Il miglioramento della capacità di accumulo delle batterie significa che, una volta commercializzate su scala industriale, le batterie con anodo di silicio presenteranno vantaggi decisivi rispetto alle loro controparti tradizionali con anodo di carbonio.
Le auto elettriche, l'energia verde e i dispositivi elettronici personali, tra le altre cose, saranno rivoluzionati dalla capacità di sfruttare la capacità energetica degli anodi di silicio. Le auto elettriche saranno in grado di viaggiare molto più lontano con una singola carica, aumentando in modo massiccio la loro redditività.
Per quanto riguarda l'energia verde, il miglioramento dell'accumulo delle batterie potrebbe portare a nuove opzioni per la produzione di energia residenziale, oltre a migliorare la qualità della vita delle comunità isolate dalla rete elettrica principale del Canada.
Le batterie al silicio sono quasi pronte a rivoluzionare l'accumulo delle batterie e la nostra innovativa tecnologia PUREVAP™ si è velocizzata negli ultimi anni e ora si sta dimostrando molto promettente.
Mentre esploriamo e testiamo i numerosi modi di utilizzare il silicio nelle batterie, una cosa è certa: le batterie al silicio sostituiranno efficacemente la grafite nelle batterie del futuro.
HPQ Silicon è un emittente industriale Tier 1 della TSX Venture Exchange con sede in Quebec. Con il supporto dei partner tecnologici di livello mondiale PyroGenesis Canada e NOVACIUM SAS, l'azienda sta sviluppando nuovi processi ecologici fondamentali per la produzione dei materiali critici necessari per raggiungere le emissioni nette zero.
