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近期发表的一项新研究表明,在太阳能电池板中起着重要用途的硅元素,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,我们将出现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用途,但其价值可能不止于此。
澳大利亚迪肯大学(DeakinUniversity)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。
MokhlesurRahman博士在接受NewAtlas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ChenChen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,这项技术围绕和将硅还原为纳米级材料、以适合锂电池应用。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,可以供应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电池。不过初步研究表明,回收硅至少具有和商用硅相同的性能,为硅材料供应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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