澳大利亚和中国的研究人员开发了一种新方法来回收废硅粉生产过程中太阳能电池制造,用于锂阳极。这项研究发表在《华尔街日报》亚博网站下载今天材料纳米。
研究:硅的纳米银驱动高性能多孔硅阳极从回收废物图片来源:DimonGi / Shutterstock.com
为什么硅是一种有前途的锂离子电池的阳极材料?
硅是一种丰富的一个最有前途的材料用于阳极的高能量密度锂离子电池(LIBs)。亚博网站下载它有一个超高4200 mAhg的理论能力−1和低操作的潜力小于0.5 V相比传统的石墨阳极。
然而,巨大的体积变化300%在lithiation或delithiation导致开裂和粉碎的硅粒子,超然的阳极材料和集电器,和持续的形成和变形固体电解质界面(SEI)电影,首次库仑效率低(CE),循环稳定性差,和快速衰减能力。亚博网站下载yabo214
许多的研究表明,纳米硅阳极电极具有高孔隙密度表现出增强的电化学性能,随着孔隙度提供了一种缓冲适应压力lithiation过程中。
同时,有限的电极扩张是通过混合碳涂层多孔硅与石墨。纳米硅在身材料时通常由蚀刻亚博网站下载硅模板,合成化学汽相淀积,脱合金,镁还原。
有机硅废料回收既盈利和可持续
高纯硅广泛应用于太阳能光伏(PV)电池行业,包括大多数产品的95%。太阳能行业显示40%至60%的年增长率,使其最快速增长的可再生能源之一。
在硅太阳能电池的制造,金刚石线锯(DWS)技术用于晶体硅锭切成薄片170 - 190μm厚,高达35%的硅晶片切割过程中损失。这种材料主要由硅粒子平均尺寸在0.3和1.2之间μm。yabo214
然而,钻石线锯硅粒子的属性(DWSSPs)即分层结构、亚微米大小,和一个活跃的氧化层表面上限制的有效去除杂yabo214质。
多孔Silicon-Silver-Carbon阳极制造怎么样?
edgeless Si粒子被copyabo214per-assisted获得化学腐蚀(Cu-ACE)洗DWSSP废(Si)。然后,如果nanoflakes被去除铜纳米粒子与HNO获得yabo2143解决方案。
如果nanoflakes被浸到AgNO的混合物3、高频和C2H5哦,来获取多孔Si-Ag复合材料。超声分散进行的混合多孔Si-Ag和盐酸多巴胺表面形成一层polydopamine Si / Ag)。最后,Si-Ag-C复合碳化得到的是在更高的温度在氩气环境中。
此外,Si-Ag-C复合材料、炭黑和海藻酸钠粘合剂在去离子水混合形成均匀粘贴,这是均匀粘贴在铜箔上,切成块所需的大小获得阳极。
准备阳极的性能
研究人员发现,由于硅的扩张lithiation期间,有更多的点对点的接触这些材料的棱角,导致过度的粒子开裂和应力梯度。亚博网站下载
这可以消除应力集中将硅粒子的边缘转变为圆角设计多孔结构和分散的纳米颗粒。yabo214最后Si-Ag-C复合双层涂料和多孔结构,允许释放硅阳极的体积膨胀,和一层一层地分散的碳和氧化层,从而保护硅芯从压力损失。
Si-Cu和Si-Ag复合材料的制备是基于nano-metal-assisted化学腐蚀技术,从而降低copper-silver离子copper-silver在接下来的步骤。铜纳米粒子将首先形式和存yabo214款减少硅表面的铜2 +离子,铜比硅更积极在Cu-ACE过程中,形成的孔(h+)。
同样,作为集团比硅更积极,Si表面成核和存款的减少+离子。Ag)+具有较强的氧化能力比铜2 +,导致了更多的丰富的h+。
x射线光电子能谱(XPS) Si / Ag / C表明,碳化硅形成界面的Si和C,多巴胺的碳化过程导致少量的同单晶硅键,和SiOx存在碳基质表面的硅。
场发射扫描电子显微镜(FE-SEM)表明,大量的大孔隙或纳米孔形成了Si / Ag复合材料。这些毛孔充当缓冲空间来容纳体积膨胀在Si作为自由阳极材料。
nano-copper辅助刻蚀后的大孔隙形成过程,介绍了纳米孔的纳米银协助腐蚀,导致大孔隙和Si / Ag复合材料中纳米孔。循环伏安法(CV)曲线的Si / Ag / C和Si / C表示Ag)和李之间没有反应,因此没有lithiation Ag)。
一个增强显示的Si / Ag复合材料阳极电化学性能优于纯和多孔硅。此外,即使50周期,维持在1535年mAhg能力−1能力保留54%。
碳包覆涂层被用来进一步提高的循环稳定性Si / Ag)阳极。包芯阳极的可逆容量1794.6 mAhg展出−1后50周期。此外,容量保持率增加到88%,这是最大的价值通过任何阳极。
最后,这项研究的结果表明,最优条件的选择性复苏硅太阳能电池的3 M盐酸酸解,60℃的反应温度、反应时间120分钟,150 W超声波强度。此外,如果使用这种方法获得的纯度和回收率分别为99.24%和99.85,分别。
参考
x z, f . Xi,问:妈,广域网,s . Li w·马,陈x, z, r·邓j .霁h .粉丝,c . Chong纳米银驱动高性能多孔硅阳极硅废物的再利用,亚博网站下载今天纳米材料,2021、100162、ISSN 2588 - 8420。https://www.亚博老虎机网登录sciencedirect.com/science/article/pii/S2588842021000547?via%3Dihub
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