使用废物流可继续制备电极资料为低本钱且环境可继续的锂离子电池（LIBs）供给了一条有远景的途径。在本研讨中，研讨人员使用从退役太阳能电池板中收回的废物衍生硅（WD-Si）制备了高功能硅碳（Si/C）复合负极。通过节能的微波辅佐工艺组成的废物橡胶衍生碳纳米颗粒（

  使用废物流可继续制备电极资料为低本钱且环境可继续的锂离子电池（LIBs）供给了一条有远景的途径。在本研讨中，研讨人员使用从退役太阳能电池板中收回的废物衍生硅（WD-Si）制备了高功能硅碳（Si/C）复合负极。通过节能的微波辅佐工艺组成的废物橡胶衍生碳纳米颗粒（MWRC）被用作碳组分。选用机械球磨减小WD-Si的粒径，仅通过60分钟处理就可以取得具有十分显着亚微米级分数的宽粒径散布。结构剖析证明，球磨后的硅坚持高结晶度，一起构成纳米级多晶区域。废橡胶的微波辅佐碳化生成了洋葱状碳纳米颗粒，这些颗粒均匀散布在硅颗粒的粗糙外表和边际，构成了导电且机械巩固的结构。与的WD-Si和商业硅电极比较，WD-Si/MWRC复合资料表现出显着改进的电化学功能。该复合资料在0.1、0.2和0.5 C下别离供给了2291.4、1806.7和1280.1 mAh g

  的初始放电容量。通过50次循环后，复合资料保存了663.8 mAh g

  **论文解读：依据废物衍生洋葱状碳纳米颗粒/收回硅复合资料的可继续高功能锂离子电池负极**

  锂离子电池（LIBs）作为电化学储能范畴的干流技能，其石墨负极的理论比容量（372 mAh g?1）已挨近极限，难以满意长续航电动汽车和先进电子设备对更高单位体积内的包括的能量的需求。硅（Si）因其高达4200 mAh g?1的理论比容量、低作业电位、环境友好及地壳丰度高级优势，被认为是下一代负极资料的有力候选。但是，硅在锂化/脱锂进程中会发生高达300%~400%的体积胀大，导致巨大的机械应力，引发硅颗粒决裂、活性物质掉落及固体电解质界面（SEI）层重复损坏，加之硅本征电导率差，构成容量快速衰减和循环寿数削减。将硅与碳资料（如碳纳米管、石墨烯、沥青、生物质碳等）复合是缓解以上问题的有用战略：碳基体可充任柔性缓冲骨架，缓冲体积胀大，促进电子/离子传输，并安稳SEI层。一起，全球对可继续发展和循环经济的注重推动了从二次资源中提取电极资料的研讨。退役光伏太阳能电池板可收回硅，废橡胶（如轮胎）富含碳（约75~85 wt%），是制备碳资料的低本钱前驱体，且两者的大规模发生带来了严峻的环境处置应战。因而，将废物衍生硅与橡胶衍生碳整合，制备高功能Si/C复合负极，既处理了硅负极的机械降解问题，又降低了本钱与环境脚印。

  本研讨选用退役太阳能电池板收回的废物衍生硅（WD-Si）和废橡胶为质料，通过机械球磨和微波辅佐碳化工艺，制备了WD-Si/MWRC（微波废物橡胶衍生碳）复合资料，并评价其作为LIBs负极的电化学功能。依据成果得出，该复合资料在0.1 C下初始放电容量达2291.4 mAh g?1，通过50次循环后可逆容量保存663.8 mAh g?1，显着优于的WD-Si（386.1 mAh g?1）和商业硅（242.8 mAh g?1），且倍率功能好（0.1 C容量康复至1600 mAh g?1以上）。这项作业展现了一种环境友好的废物到储能战略，其电化学功能可与依据贵重原始纳米资料的体系相媲美。论文宣布在《ChemElectroChem》。

  本研讨的核心技能办法有：（1）机械球磨：将WD-Si（来自退役太阳能电池板）进行1小时球磨，以减小粒径至亚微米级，一起坚持高结晶度；（2）微波辅佐碳化：将废橡胶（来源于废轮胎）在微波反应器中碳化20分钟，快速制备洋葱状碳纳米颗粒（MWRC）；（3）复合资料制备：将WD-Si与MWRC通过机械混合（球磨）构成均匀复合物；（4）资料表征：使用X射线衍射（XRD）、拉曼光谱、透射电子显微镜（TEM）、扫描电子显微镜（SEM）及BET比外表积剖析等剖析结构、描摹与散布；（5）电化学测验：拼装半电池，进行循环伏安（CV）扫描、恒流充放电循环及倍率功能测验。

  **2.1 粒径减小**：通过机械球磨1、5、10、30、60分钟，WD-Si颗粒从毫米级显着减小。60分钟后，约17%的颗粒体积分数进入亚微米级（~280 nm），BET外表积添加四倍。XRD显现一切样品坚持高结晶度，仅60分钟样品呈现细微峰宽化，标明晶粒尺度减小。TEM证明球磨后构成纳米级多晶区域，晶格条纹对应Si(111)、(220)和(311)面，标明多晶结构共存。XPS显现存在薄天然氧化层，但未改变体相结构。

  **2.2 废物衍生碳及硅复合资料表征**：微波碳化20分钟使废橡胶失重约65%，与TGA成果共同，标明完结热解。MWRC的XRD谱图显现ZnO和ZnS衍射峰，源于橡胶硫化添加剂。拉曼光谱中MWRC显现D带（~1350 cm?1）和G带（~1620 cm?1），复合资料一起保存Si强峰（~520 cm?1）与碳相关峰。SEM-EDS和拉曼映射标明Si和C在复合资料中均匀散布。TEM显现MWRC为洋葱状碳纳米颗粒，在复合资料中严密附着在WD-Si颗粒外表及边际，构成均匀导电网络。

  **2.3 WD-Si/MWRC复合资料的电化学功能**：CV曲线显现典型硅负极特征，首圈存在不可逆容量（SEI构成），后续曲线高度堆叠，标明杰出可逆性。在0.1 C下，WD-Si/MWRC复合资料初始放电容量为2291.4 mAh g?1，低于WD-Si（2864.2 mAh g?1）和商业硅（2803.7 mAh g?1），但50次循环后容量保存（663.8 mAh g?1）显着优于二者（386.1和242.8 mAh g?1）。倍率测验显现，从0.1 C增至2 C时容量下降，但康复至0.1 C后容量回升至1600 mAh g?1以上，标明结构安稳。恒流充放电曲线次循环后仍坚持形状与电压渠道，无显着副反应。SEM显现循环后复合资料外表描摹比纯Si电极更均匀，裂纹和聚会较少，归因于洋葱状碳的缓冲与导电作用。

  评论指出，机械球磨60分钟取得的粒径散布与文献中更长球磨时间的作用适当，表现了经济性优势。洋葱状碳纳米颗粒的均匀散布构成了导电且机械巩固的结构，有用缓冲了硅体积胀大，坚持了电极结构完整性，并促进了安稳SEI的构成。即便复合资料中含有适当份额微米级硅颗粒，仍展现出与依据纳米级硅的体系适当的电化学功能，凸显了MWRC的关键作用。研讨定论翻译如下：总归，这项作业展现了一种可继续且节能的办法，使用彻底来自废物的前驱体制备高功能Si/C复合负极。通过微波辅佐碳化在仅20分钟内成功从废橡胶中衍生出洋葱状碳纳米颗粒，而通过机械球磨废物衍生硅（WD-Si）仅1小时就发生了显着的亚微米级颗粒分数，一起坚持了资料的结晶度。所得的WD-Si/MWRC复合资料与的WD-Si和商业硅电极比较，表现出显着改进的电化学功能。通过50次循环，复合资料保存了663.8 mAh g

  的可逆容量，而的WD-Si和商业硅仅别离保存了386.1和242.8 mAh g

  。重要的是，这些成果是在相对简略的加工条件和存在适当份额微米级硅颗粒的情况下完成的。增强的功能突显了洋葱状碳纳米颗粒在改进电导率、缓冲硅体积胀大以及在循环进程中安稳电极结构方面的关键作用。整体而言，这项研讨提出了一种环境友好的废物到储能战略，其电化学功能可与依据贵重的原始纳米资料的体系相媲美。