回收光伏废料创新：中国科研团队开创新型电池材料循环经济模式

中国科学院青岛生物能源与过程研究所的研究人员开发出一种利用回收光伏废料的低成本微型硅阳极，这是他们在新颖电解质设计方面取得的突破性进展。这个项目的研究成果于7月16日发表在《自然可持续性》上，为电动汽车和可再生能源应用的储能系统提供了一种更可持续、低成本且高能量密度的电池解决方案。

研究背景

硅阳极因其能够大幅提高锂离子电池的能量密度，备受关注。然而，在充放电过程中，硅阳极的体积会明显膨胀，导致机械断裂并影响电池性能。研究团队由崔光磊教授领导，他们率先提出使用微米级硅（μm-Si）颗粒作为替代品，这些颗粒来自回收的光伏废料。

技术优势

采用该团队设计的醚基电解质，这些 μm-Si 阳极展示了卓越的电化学稳定性：

• 平均库仑效率保持在99.94%。
• 在200次循环后，保持了83.13%的初始容量。

创新点

这种阳极成功的关键在于其独特的固体电解质界面（SEI）化学性质。研究团队开发的3 M LiPF6溶解在体积比1:3的1,3-二氧六环和1,2-二乙氧基乙烷中的电解质配方，促进了双层SEI的形成。这种SEI既灵活又坚固，可以结合破碎的硅颗粒，同时改善离子传导并减少副反应。

性能展示

应用新型阳极和电解质组合的NCM811||μm-Si软包电池在恶劣条件下完成了80次循环，提供了高达340.7 Wh/kg的能量密度。这一性能相较于传统锂离子电池有显著提升。

环境和经济效益

这项研究不仅提供了硅颗粒的可持续来源，还解决了微尺寸硅阳极材料的主要挑战。从废弃太阳能电池板中获取硅可以减轻光伏废弃物的经济和环境影响，减少锂离子电池的成本并提高其可及性。这项研究证明了通过使用再生材料和先进化学工程，可以实现高性能且环境可持续的锂离子电池。

此研究展示了如何将创新的回收技术与材料科学结合，解决当今能源技术中的重要挑战，推动下一代电池的发展，为电动汽车和电网规模储能等应用提供动力。