进程工程所光伏硅废料“一步法”制备硅纳米线电极研讨获发展

硅片是晶硅太阳能电池的根底资料，但其制作进程中会发生硅废料，形成资源糟蹋和环境污染。使用光伏硅废料制备锂离子电池负极资料是完成光伏和锂电工业绿色、协同、可持续开展的重要方向。近来，中国科学院进程工程研究所绿色冶金与产品工程课题组博士研究生陆继军，在研究员王志、副研究员刘俊昊等的指导下，使用可控电致热冲击办法，立异性地完成了从光伏硅废料到高硅含量纳米线电极的无催化剂一步高效制备，锂离子电池能量密度明显提高，为高效低成本制备锂离子电池用硅纳米线资料供给了新思路。相关研究成果以Millisecond Conversion of Photovoltaic Silicon Waste to Binder-Free High Silicon Content Nanowires Electrodes为题，宣布在Advanced Energy Materials上。

近年，在碳中和方针指引下，光伏太阳能工业开展迅猛。但是，在硅片制作进程中会发生硅废料，且现在仅能降级使用。为此，进程工程所王志研究员团队针对硅废料粒度细(~1μm)、氧化膜包裹和微量杂质夹藏形成其高值化使用难的问题，提出了一种绿色、高效的增值循环再生战略，充分发挥硅废料氧化膜的限域和缺点的诱导效果，经过闪速加热和淬冷供给大梯度热场(~105 K/s)驱动受限空间内硅原子的定向分散以到达硅纳米线的快速成长，电极首效高达89.5%，循环超500次容量仍大于2300 mAh g-1，到达国际先进水平。

王志团队在光伏硅废料的高值化循环使用范畴取得了系列发展，研制了多项特征技能和配备，建立了万吨级硅基固废短程高值循环使用演示工程，研究成果相继宣布在ACS Sustainable Chem. Eng. DOI: 10.1021/acssuschemeng.1c03381;ACS Sustainable Chem. Eng., 2021, 9, 2962-2974(封面文章);Sol. Energy Mater. Sol. Cells, 2021, 230, 111213;J. Hazard. Mater., 2021, 403, 123598;J. Alloys Compd., 2021, 874, 159914;J. Alloys Compd., 2020, 820, 153300;J. Mater. Chem. A, 2019, 7, 11347-11354;Chem. Eng. J., 2019, 370, 565-572。

研究工作得到国家重点研制方案、国家自然科学基金和北京市自然科学基金的支撑。

电致热冲击组成硅纳米线产品及其电化学功能