中科院/天大AEM：只需毫秒，光伏硅废料转化为高性能硅纳米线电极

光伏硅废料的高价值回收利用是实现“碳中和”的重要途径。然而，目前硅废料（WSi）的重熔和精炼技术繁琐，二次能耗高，二次污染，只能实现其降级回收。

中国科学院大学王志、天津大学陈亚楠、中国科学院绿色过程制造创新研究院Junhao Liu等人提出了一种高效且高价值的回收策略，其中光伏WSi可在几毫秒内转化为用于锂离子电池(LIBs)的高能量密度和稳定的硅纳米线(SiNW)电极。

这项工作首次报告了一种电热冲击方法，该方法可将廉价的光伏WSi粉末直接转化为氧化石墨烯（RGO）载体上的SiNW。

该方法使用RGO焦耳加热提供大梯度热场(≈10⁵ K s^-1)，驱动WSi粉末中Si原子的定向扩散，并在氧化膜的限制下发生成核和生长以形成SiNW。此外，该方法还具有无催化剂、绿色、高效等特点，可同时实现SiNWs的合成和导电基材的复合。

图1 SiNWs@RGO薄膜的微观结构表征

获得的SiNWs基复合材料含有高Si含量（≈76%），可直接用作LIBs的无粘合剂负极。特别是，自支撑电极消除了对金属集流体、聚合物粘合剂和导电添加剂的需要，从而显著提高了电极的整体质量比容量。

无粘合剂负极表现出超高的初始库仑效率(ICE) (89.5%)和优异的循环稳定性（在1 A g^-1下循环超过500次后为2381.7 mAh g^-1）。这种清洁的高价值回收方式将促进可再生能源的经济、环保和可持续发展。

图2 半电池电化学性能

Millisecond Conversion of Photovoltaic Silicon Waste to Binder-Free High Silicon Content Nanowires Electrodes. Advanced Energy Materials 2021. DOI: 10.1002/aenm.202102103

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中科院/天大AEM：只需毫秒，光伏硅废料转化为高性能硅纳米线电极

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