过程工程所光伏硅废料“一步法”制备硅纳米线电极研究获进展

2021-09-09 08:56  来源:过程工程研究所  浏览:  

硅片是晶硅太阳能电池的基础材料,但其制造过程中会产生硅废料,造成资源浪费和环境污染。利用光伏硅废料制备锂离子电池负极材料是实现光伏和锂电产业绿色、协同、可持续发展的重要方向。近日,中国科学院过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,利用可控电致热冲击方法,创新性地实现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显著提升,为高效低成本制备锂离子电池用硅纳米线材料提供了新思路。相关研究成果以Millisecond Conversion of Photovoltaic Silicon Waste to Binder-Free High Silicon Content Nanowires Electrodes为题,发表在Advanced Energy Materials上。

近年,在碳中和目标指引下,光伏太阳能产业发展迅猛。然而,在硅片制造过程中会产生硅废料,且目前仅能降级利用。为此,过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带造成其高值化利用难的问题,提出了一种绿色、高效的增值循环再生策略,充分发挥硅废料氧化膜的限域和缺陷的诱导作用,通过闪速加热和淬冷提供大梯度热场(~105 K/s)驱动受限空间内硅原子的定向扩散以达到硅纳米线的快速生长,电极首效高达89.5%,循环超500次容量仍大于2300 mAh g-1,达到国际先进水平。

王志团队在光伏硅废料的高值化循环利用领域取得了系列进展,研发了多项特色技术和装备,建立了万吨级硅基固废短程高值循环利用示范工程,研究成果相继发表在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发计划、国家自然科学基金和北京市自然科学基金的支持。

电致热冲击合成硅纳米线产品及其电化学性能

免责声明:本网转载自合作媒体、机构或其他网站的信息,登载此文出于传递更多信息之目的,并不意味着赞同其观点或证实其内容的真实性。本网所有信息仅供参考,不做交易和服务的根据。本网内容如有侵权或其它问题请及时告之,本网将及时修改或删除。凡以任何方式登录本网站或直接、间接使用本网站资料者,视为自愿接受本网站声明的约束。
相关推荐
能源保障能力跃上新台阶 推动三大目标协调优化发展

能源保障能力跃上新台阶 推动三大目标协调优化发展

近期召开的中央经济工作会议表示,要增强国内资源生产保障能力,加快油气等资源先进开采技术开发应用。要立足以煤为主的基本国情,抓好煤炭清洁高效利用,增加新能源消纳能力,推动煤炭和新能源优化组合。要确保能源供应,大企业特别是国有企业要带头保供稳价。加强煤电油气运等调节,促进电力充足供应。
西藏珠峰宣布锂盐湖项目开工 “一体两翼”战略再获重要进展

西藏珠峰宣布锂盐湖项目开工 “一体两翼”战略再获重要进展

近年来,新能源赛道的投资越发火爆,尤其是随着国家对“碳达峰、碳中和”目标的推进,行业内公司都开始加速布局新能源产业,上游锂资源供需也趋于紧张,产品价格一路上涨,促使众多产业链企业争相加入到锂资源的争夺战中。由于国内相关资源紧缺,不少中资企业将投资触角伸向海外的锂矿资源。西藏珠峰早在2018年时即通过跨境收购参与了对阿根廷安赫莱斯和阿里扎罗盐湖两个项目的收购,成为首家进入阿根廷当地锂盐湖开采市场的中资企业,充分展现了其对于新能源这一战略性产业的高度前瞻性。
税电指数把脉区域用电成效

税电指数把脉区域用电成效

12月22日,内蒙古税电指数正式发布。该指数由度电税收指数和税电成效指数构成,从能源“投入”、经济“产出”视角,观察经济运行成效,客观反映单位能源消耗的经济贡献度,为产业结构调整提供决策参考。
满足材料业需求,准确率达95%,机器学习预测复杂新材料合成

满足材料业需求,准确率达95%,机器学习预测复杂新材料合成

美国西北大学纳米技术专家查得·米尔金此次发明的数据生成工具 “巨库”极大地扩展了研究人员的视野。每个“巨库”都包含数百万甚至数十亿个纳米结构,每个纳米结构的形状、结构和成分都略有不同,所有这些都在2×2平方厘米的芯片上进行了位置编码。迄今为止,每个芯片包含的新无机材料比科学家收集和分类的还要多。
可编织且可洗涤,世界上最长柔性纤维电池问世

可编织且可洗涤,世界上最长柔性纤维电池问世

据20日发表在国际权威学术期刊《今日材料》上的论文,美国麻省理工学院的研究人员开发出世界上最长的柔性纤维电池。这种可充电锂离子电池长140米,可编织、可洗涤,将来可为基于纤维的电子设备和传感器供电,甚至可用来制造几乎任何形状的3D打印电池。

推荐阅读

热文

Copyright © 能源界