HPQ deposita una domanda di brevetto provvisorio per la produzione ad alta produttività di materiale anodico a base di silicio

• Questo brevetto provvisorio si basa sull'attuale brevetto PUREVAP™ QRR di HPQ e su un brevetto in corso per il processo di produzione continua di SiOx.
• La domanda di brevetto provvisorio riguarda gli apparati e i metodi necessari per la produzione continua o semicontinua di materiale ingegnerizzato a base di silicio GEN3 e oltre, adatto agli anodi delle batterie agli ioni di litio.
• HPQ sta mettendo insieme un portafoglio di brevetti incentrato sugli elementi tecnologici necessari per processi di produzione di materiali anodici a base di silicio verticalmente integrati, a basse emissioni di carbonio, a basso costo e ad alta produttività.

MONTREAL, Canada - HPQ Silicon Inc. ("HPQ" o la "Società")(TSX-V: HPQ)(OTCQB: HPQFF)(FRA: O08),, società tecnologica specializzata nell'ingegneria verde dei materiali a base di silice e silicio, è lieta di informare gli azionisti del deposito di un brevetto relativo alle sue iniziative sui materiali anodici a base di silicio.

HPQ ha depositato una domanda di brevetto provvisorio in Francia, ampliando il brevetto in corso per il processo di produzione continua di SiOx. Il brevetto descrive le tecnologie e i processi critici necessari per la produzione continua o semi-continua di materiali a base di silicio ad alte prestazioni.

IL BREVETTO AMPLIA IL PORTAFOGLIO DI SILICIO DI HPQ PER LE TECNOLOGIE PROPRIETARIE BASATE SULLE BATTERIE

Come già comunicato in precedenza, l'affiliata francese di HPQ, NOVACIUM SAS ("Novacium"), ha dimostrato una capacità unica di produrre materiali anodici a base di silicio che possono:

• Forniscono oltre 4.000 milliampereora (mAh) nelle batterie 18650 agli ioni di litio in condizioni di massima scarica [1],
• Mantenere 3.608 mAh, ovvero il 93% della sua capacità, dopo 300 cicli sottoposti a un rigoroso protocollo di test [2], e
• Integrarsi perfettamente nei processi produttivi esistenti senza costosi ritocchi o revisioni.

Nell'ambito della sua strategia di produzione e commercializzazione di materiali ingegnerizzati a base di silicio in grado di fornire questi risultati su scala, HPQ ha depositato la domanda di brevetto per espandere le sue capacità a valle oltre l'attuale processo brevettato di produzione continua di SiOx. La domanda riguarda gli apparati e i metodi necessari per la produzione continua o semi-continua ad alta produttività di materiali ingegnerizzati a base di silicio GEN3 e oltre, adatti agli anodi delle batterie agli ioni di litio.

"Sebbene il silicio (Si) sia abbondante ed economico e offra immense promesse per il progresso della tecnologia di accumulo dell'energia, in particolare nelle batterie, l'integrazione del silicio nei sistemi di batterie presenta ancora sfide tecniche ed economiche", ha dichiarato Bernard Tourillon, Presidente e CEO di HPQ Silicon Inc. "I materiali ingegnerizzati ad alte prestazioni a base di silicio coperti da questo brevetto possono superare molti di questi ostacoli, rendendo possibile sbloccare il pieno potenziale del silicio e trasformarlo in una soluzione praticabile per l'accumulo di energia di prossima generazione in diversi settori."

LA REALIZZAZIONE DI MATERIALI PER BATTERIE INGEGNERIZZATE AD ALTE PRESTAZIONI A BASE DI SILICIO, UN PROCESSO IN PIÙ FASI

Fase 1: Conversione del quarzo (SiO₂) in silicio di grado metallurgico (MG Si)
Questa fase prevede l'utilizzo di un processo carbotermico per trasformare il quarzo (SiO₂) in silicio di grado metallurgico (da 1N a 2N Si, o MG Si), seguito dalla raffinazione del MG Si in silicio di grado metallurgico migliorato (da 3N a 4N Si, o UMG Si).

Gli attuali processi industriali per la produzione di silicio sono ad alta intensità di capitale, con incrementi minimi di produzione di 30.000-50.000 tonnellate all'anno (TPY) [3] e comportano elevati costi variabili [4]. La produzione di 1 tonnellata di MG Si richiede 6 tonnellate di materia prima e circa 12.000 kWh di energia. La raffinazione del Si MG in Si UMG comporta ulteriori fasi di purificazione, che aumentano ulteriormente i costi variabili e contribuiscono all'elevata impronta di CO2.

Il reattore di riduzione del quarzo (QRR) PUREVAP™ brevettato da HPQ offre un processo carbotermico chiuso con un'impronta di CO2 pari a zero [5]. È scalabile con incrementi a partire da 1.000 TPY e può convertire il quarzo direttamente in silicio di grado metallurgico migliorato in un'unica fase, utilizzando il 25% in meno di materie prime.

Attualmente, il MG Si viene venduto a un prezzo compreso tra 2 e 3 dollari al kg, mentre l'UMG Si viene venduto a un prezzo compreso tra 4 e 6 dollari al kg [6].

Fase 2: produzione di SiOx, la materia prima chiave
Il SiOx viene prodotto attraverso la sublimazione del quarzo (SiO₂) e del silicio di grado metallurgico migliorato (UMG Si) in reattori. Gli attuali processi industriali per la produzione di SiOx sono basati su batch, il che limita la produttività, aumenta i costi e comporta un maggiore consumo energetico.

Il processo brevettato da HPQ affronta queste limitazioni passando alla produzione continua di SiOx. Questo processo triplica la produttività, riduce il consumo energetico del 20% e abbassa i costi del 25-30%. Inoltre, produce materiali a base di silicio di qualità superiore, con maggiore omogeneità e minore contaminazione, rendendoli più adatti al mercato delle batterie con una bassa impronta di carbonio [5].

Un altro vantaggio fondamentale è che questo processo può essere perfettamente integrato nel QRR di HPQ senza richiedere modifiche significative al progetto del reattore, riducendo al minimo i rischi di sviluppo tecnologico.

A seconda della purezza e della qualità, il SiOx viene attualmente venduto a un prezzo compreso tra 10 e 20 dollari al kg [6].

Fase 3: incapsulamento di SiOx nel carbonio
Gli attuali processi industriali per l'incapsulamento del SiOx nel carbonio sono basati su batch, il che limita la produttività, aumenta i costi e comporta un maggiore consumo energetico. Il nuovo processo di HPQ mira a passare a una produzione di SiOx continua o semicontinua ad alta produttività con incapsulamento nel carbonio, aumentando la produttività, riducendo il consumo energetico e i costi di produzione.

A seconda della purezza, della qualità e delle prestazioni, il SiOx incapsulato nel carbonio viene attualmente venduto a un prezzo compreso tra 25 e 50 dollari al kg [6].

Fase 4: trasformazione del materiale in materiali anodici altamente ingegnerizzati a base di silicio
L'aggiornamento del materiale prodotto nella fase 3 in materiali anodici altamente ingegnerizzati a base di silicio migliora ulteriormente le prestazioni delle batterie, fornendo una maggiore densità energetica e un'efficienza complessiva per le soluzioni di accumulo energetico di prossima generazione. Il nuovo processo di HPQ mira a passare a una trasformazione continua o semi-continua dei materiali prodotti nella fase 3 in materiali anodici altamente ingegnerizzati a base di silicio. Questo approccio aumenterà la produttività, ridurrà il consumo energetico e abbasserà i costi di produzione.

Oggi i materiali anodici altamente ingegnerizzati a base di silicio hanno un prezzo compreso tra 60 e 100 dollari al chilogrammo [5] a seconda della qualità e delle prestazioni.

"Questa nuova domanda di brevetto, insieme al potenziale convalidato del nostro materiale, rafforza ulteriormente la nostra proposta di valore unico nel mercato dei materiali anodici a base di silicio", ha aggiunto Tourillon. "Ciò che ci distingue veramente dagli altri operatori del settore è che la nostra materia prima principale è il silicio metallico a basso costo, anziché il gas monosilano (SiH4) [7], molto più costoso e volatile, che richiede anche un costoso processo di deposizione chimica da vapore (CVD) per produrre materiali di silicio per batterie".

IL MERCATO DEI MATERIALI A BASE DI SILICIO CRESCERÀ DI PARI PASSO CON L'AUMENTO DELLA DOMANDA DI BATTERIE AL LITIO.

Circa il 95% del materiale anodico delle attuali batterie agli ioni di litio è costituito da grafite [8]. Il materiale a base di silicio di HPQ, in grado di integrarsi perfettamente nei processi produttivi esistenti e di sostituire oltre il 10% di tale grafite senza costosi ritocchi o revisioni, dovrebbe permetterci di conquistare una porzione significativa del mercato indirizzabile, compresa tra il 10% e il 15% del mercato totale della grafite, sia ora che in futuro.

Il mercato globale della grafite in volume, secondo le stime di Benchmark Minerals Intelligence (BMI), dovrebbe crescere da circa 700.000 tonnellate nel 2021 a 4,5 milioni di tonnellate entro il 2030 [9]. Questa crescita si traduce in un mercato affrontabile di 450.000-675.000 tonnellate per il nostro materiale entro il 2030, per un valore compreso tra 22,5 e 33,8 miliardi di dollari [10].

"La strategia di HPQ si concentrerà innanzitutto sulla produzione di materiali a base di silicio per i mercati 3C (Computer, Consumer e Communication), in quanto questo mercato da 12 miliardi di dollari, che si prevede crescerà fino a 38,3 miliardi di dollari nel 2030 [11], è perfettamente adatto ai materiali che abbiamo già convalidato in questa fase del nostro sviluppo", ha aggiunto Tourillon. "La nostra attenzione al mercato si estenderà anche all'accumulo di energia e ai veicoli elettrici nel corso del tempo".

FONTI DI RIFERIMENTO

[1] Link al comunicato stampa di HPQ del 30 luglio 2024.
[2] Link al comunicato stampa di HPQ dell'8 ottobre 2024.
[3] Stime del management basate sulle dimensioni degli ultimi nuovi impianti di silicio metallico costruiti al di fuori della Cina, Mississippi Silicon e l'ultimo impianto di produzione di silicio metallico in Islanda.
[4] Stime della direzione basate su una revisione del Ferroglobe Investors Deck dal 2014.
[5] Link al comunicato stampa di HPQ del 27 giugno 2023.
[6] Stime della direzione basate sulle quotazioni riservate ricevute per i materiali da una società affiliata ad HPQ.
[Il gas silano presenta diversi rischi significativi che lo rendono particolarmente pericoloso. È altamente infiammabile e piroforico, cioè può incendiarsi spontaneamente se esposto all'aria. Inoltre, quando il silano viene inalato, può trasformarsi in acido silicico all'interno dell'organismo, causando irritazione dei tessuti e altri problemi di salute. La produzione di gas silano comporta l'uso di materiali estremamente pericolosi, tra cui sostanze chimiche tossiche, corrosive e dannose per l'ambiente.(Fonte: Solar Industry Magazine)
[8] Link alla fonte per Grafite nelle batterie
[9] Link alla fonte per le stime di Benchmark Minerals Intelligence ("BMI").
[10] I 22,5 miliardi di dollari USA si ottengono moltiplicando 450.000 t per 50 dollari al Kg, mentre i 33,8 miliardi di dollari USA si ottengono moltiplicando 600.000 t per 50 dollari al Kg.
[11] Link alla fonte per la data del mercato 3C.