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過程工程所光伏硅廢料“一步法”制備硅納米線電極研究獲進展

2021-09-09 08:56 來源：過程工程研究所瀏覽：

硅片是晶硅太陽能電池的基礎材料，但其制造過程中會產(chǎn)生硅廢料，造成資源浪費和環(huán)境污染。利用光伏硅廢料制備鋰離子電池負極材料是實現(xiàn)光伏和鋰電產(chǎn)業(yè)綠色、協(xié)同、可持續(xù)發(fā)展的重要方向。近日，中國科學院過程工程研究所綠色冶金與產(chǎn)品工程課題組博士研究生陸繼軍，在研究員王志、副研究員劉俊昊等的指導下，利用可控電致熱沖擊方法，創(chuàng)新性地實現(xiàn)了從光伏硅廢料到高硅含量納米線電極的無催化劑一步高效制備，鋰離子電池能量密度顯著提升，為高效低成本制備鋰離子電池用硅納米線材料提供了新思路。相關研究成果以Millisecond Conversion of Photovoltaic Silicon Waste to Binder-Free High Silicon Content Nanowires Electrodes為題，發(fā)表在Advanced Energy Materials上。

近年，在碳中和目標指引下，光伏太陽能產(chǎn)業(yè)發(fā)展迅猛。然而，在硅片制造過程中會產(chǎn)生硅廢料，且目前僅能降級利用。為此，過程工程所王志研究員團隊針對硅廢料粒度細(~1μm)、氧化膜包裹和微量雜質夾帶造成其高值化利用難的問題，提出了一種綠色、高效的增值循環(huán)再生策略，充分發(fā)揮硅廢料氧化膜的限域和缺陷的誘導作用，通過閃速加熱和淬冷提供大梯度熱場(~105 K/s)驅動受限空間內(nèi)硅原子的定向擴散以達到硅納米線的快速生長，電極首效高達89.5%，循環(huán)超500次容量仍大于2300 mAh g-1，達到國際先進水平。

王志團隊在光伏硅廢料的高值化循環(huán)利用領域取得了系列進展，研發(fā)了多項特色技術和裝備，建立了萬噸級硅基固廢短程高值循環(huán)利用示范工程，研究成果相繼發(fā)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。

研究工作得到國家重點研發(fā)計劃、國家自然科學基金和北京市自然科學基金的支持。

電致熱沖擊合成硅納米線產(chǎn)品及其電化學性能

硅納米線電極

碳達峰鋰電池太陽能電池碳中和

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能源保障能力躍上新臺階推動三大目標協(xié)調優(yōu)化發(fā)展

近期召開的中央經(jīng)濟工作會議表示，要增強國內(nèi)資源生產(chǎn)保障能力，加快油氣等資源先進開采技術開發(fā)應用。要立足以煤為主的基本國情，抓好煤炭清潔高效利用，增加新能源消納能力，推動煤炭和新能源優(yōu)化組合。要確保能源供應，大企業(yè)特別是國有企業(yè)要帶頭保供穩(wěn)價。加強煤電油氣運等調節(jié)，促進電力充足供應。

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西藏珠峰宣布鋰鹽湖項目開工 “一體兩翼”戰(zhàn)略再獲重要進展

近年來，新能源賽道的投資越發(fā)火爆，尤其是隨著國家對“碳達峰、碳中和”目標的推進，行業(yè)內(nèi)公司都開始加速布局新能源產(chǎn)業(yè)，上游鋰資源供需也趨于緊張,產(chǎn)品價格一路上漲，促使眾多產(chǎn)業(yè)鏈企業(yè)爭相加入到鋰資源的爭奪戰(zhàn)中。由于國內(nèi)相關資源緊缺，不少中資企業(yè)將投資觸角伸向海外的鋰礦資源。西藏珠峰早在2018年時即通過跨境收購參與了對阿根廷安赫萊斯和阿里扎羅鹽湖兩個項目的收購，成為首家進入阿根廷當?shù)劁圎}湖開采市場的中資企業(yè)，充分展現(xiàn)了其對于新能源這一戰(zhàn)略性產(chǎn)業(yè)的高度前瞻性。

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稅電指數(shù)把脈區(qū)域用電成效

12月22日，內(nèi)蒙古稅電指數(shù)正式發(fā)布。該指數(shù)由度電稅收指數(shù)和稅電成效指數(shù)構成，從能源“投入”、經(jīng)濟“產(chǎn)出”視角，觀察經(jīng)濟運行成效，客觀反映單位能源消耗的經(jīng)濟貢獻度，為產(chǎn)業(yè)結構調整提供決策參考。

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滿足材料業(yè)需求，準確率達95%，機器學習預測復雜新材料合成

美國西北大學納米技術專家查得·米爾金此次發(fā)明的數(shù)據(jù)生成工具 “巨庫”極大地擴展了研究人員的視野。每個“巨庫”都包含數(shù)百萬甚至數(shù)十億個納米結構，每個納米結構的形狀、結構和成分都略有不同，所有這些都在2×2平方厘米的芯片上進行了位置編碼。迄今為止，每個芯片包含的新無機材料比科學家收集和分類的還要多。

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