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光伏硅廢料的高價值回收利用是實現“碳中和”的重要途徑。然而，目前硅廢料（WSi）的重熔和精煉技術繁瑣，二次能耗高，二次污染，只能實現其降級回收。

中國科學院大學王志、天津大學陳亞楠、中國科學院綠色過程制造創新研究院Junhao Liu等人提出了一種高效且高價值的回收策略，其中光伏WSi可在幾毫秒內轉化為用于鋰離子電池(LIBs)的高能量密度和穩定的硅納米線(SiNW)電極。

這項工作首次報告了一種電熱沖擊方法，該方法可將廉價的光伏WSi粉末直接轉化為氧化石墨烯（RGO）載體上的SiNW。

該方法使用RGO焦耳加熱提供大梯度熱場(≈10⁵ K s^-1)，驅動WSi粉末中Si原子的定向擴散，并在氧化膜的限制下發生成核和生長以形成SiNW。此外，該方法還具有無催化劑、綠色、高效等特點，可同時實現SiNWs的合成和導電基材的復合。

圖1 SiNWs@RGO薄膜的微觀結構表征

獲得的SiNWs基復合材料含有高Si含量（≈76%），可直接用作LIBs的無粘合劑負極。特別是，自支撐電極消除了對金屬集流體、聚合物粘合劑和導電添加劑的需要，從而顯著提高了電極的整體質量比容量。

無粘合劑負極表現出超高的初始庫侖效率(ICE) (89.5%)和優異的循環穩定性（在1 A g^-1下循環超過500次后為2381.7 mAh g^-1）。這種清潔的高價值回收方式將促進可再生能源的經濟、環保和可持續發展。

圖2 半電池電化學性能

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，光伏硅廢料轉化為高性能硅納米線電極

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