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光伏面板回收再利用 纳米硅材料竟可有效提升锂离子电池性能

发布时间:2019-10-30 01:53内容来源:网络整理 点击:

  近期发表的一项新研究表明,在太阳能电池板中起着重要作用的硅元素,竟可在锂电池中发挥令人意想不到的效果。此前,尽管光伏产业有着积极阳光的一面,但还是在环保回收上遭到了大量的批评。现在,澳大利亚的科学家们,已经想到了如何重新利用最棘手、但又最有价值的其中一种组件——它就是半导体硅材料。


某些太阳能电池板组件,比其它部分更易于回收(资料图,来自:Tesla)

  研究团队称,一块太阳能电池板可服役15~25年。尽管其中大部分为玻璃、金属和塑料,但其中的硅元素却不那么容易被提取和再利用。

  每块光伏面板使用的硅含量很少,但专家预测,到2050年的时候,我们将产生500万吨的光伏面板废料。有鉴于此,追求一种全面的回收策略,就很值得考量了。

  作为负责将太阳能转换成电子的材料,硅在光伏面板中起着至关重要的作用,但其价值可能不止于此。

  澳大利亚迪肯大学(Deakin University)的材料科学家表示,他们不仅提出了一种将其提取再利用的方法,还证明了将之作为高能电池阳极的潜力。

  Mokhlesur Rahman博士在接受 New Atlas采访时称:来自世界各地的一些研究小组,已经在主动地开发回收工艺,以便从废弃光伏(PV)面板中回收元素和零部件。

  遗憾的是,即使已经回收了诸多元素,但仍未有人研究在将硅元素回收后、将其转换为纳米硅、并用于电池技术的后续应用。

  有鉴于此,Rahman及其研究伙伴Chen Chen教授,提出了一种利用废弃硅的电子转移能力、并使之重获新生的技术。

  本质上,这项技术围绕与将硅还原为纳米级材料、以适合锂离子电池应用。该过程可让材料具有不规则的形状,但正如Rahman解释的那样,这可能是一件好事。

  Rahman指出:“据推测,所获得的纳米硅材料的尺寸和形状可能不太均匀,因为通过各种步骤回收纳米硅时,会发生形态和结构缺陷”。

  不过这种类型的纳米硅,可以提供比商业纳米硅更多的好处。形状和尺寸不均,意味着这些硅纳米颗粒内部有更多的自由空间、额外的孔隙度,以促进电解质的运输。

  如此一来,其能够更好地适应锂离子电池充放电循环过程中发生的体积膨胀和收缩。研究人员称,在相同的空间内,其纳米硅能够实现10倍于普通硅的能量储存。

  依照现阶段的理论,这可带来性能更强的锂离子电池。不过初步研究表明,回收硅至少具有与商用硅相同的性能,为硅材料提供了一种新的回收再利用途径。

  据悉,目前硅材料的价格,每公斤在4.4万澳元(21万RMB)左右,约合3万美元/2.2磅。

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