中國科學院青島生物能源與製程技術研究所（QIBEBT）的研究人員採用新穎的電解質設計，利用回收的光電廢料開發了低成本、微型矽陽極。

他們的開創性工作發表於自然永續性，提供了一條通往更永續、低成本和高能量密度電池的道路，可以改變電動車和再生能源應用的儲能係統。

與傳統石墨陽極相比，矽陽極因其能夠大幅提高鋰離子電池的能量密度而受到青睞，但在充放電循環過程中會受到體積顯著膨脹的阻礙。這種膨脹會導致機械斷裂和降解電池效能。

為了克服這些挑戰，崔光磊教授領導的研究人員率先使用微型尺寸矽來自光伏廢料的 (μm-Si) 顆粒是一種可行的替代品。

當與專門設計的醚基電解質整合時，這些 μm-Si 陽極表現出卓越的電化學穩定性，平均庫侖效率保持在 99.94%，並在 200 次循環後保留了 83.13% 的初始容量。

「這項工作不僅提出了矽顆粒更永續的供應來源，也解決了微米矽面臨的主要挑戰陽極該研究的第一作者劉濤博士說。

陽極成功的秘訣在於其獨特的固體電解質界面 (SEI) 化學，這是該團隊創新的 3 M LiPF 電解質成分的結果₆溶於體積比為1:3的1,3-二噁烷和1,2-二乙氧基乙烷中。配方促進了雙層SEI的開發，這種雙層SEI既靈活又堅固，將破碎的矽顆粒固定在一起，同時改善離子傳導並最大限度地減少副反應。

採用新型陽極和電解質組合的 NCM811||μm-Si 軟包電池可耐受 80 次循環，並提供令人印象深刻的 340.7 Wh kg 能量密度^-1在惡劣的條件下。該性能比傳統鋰離子電池，正在接近其能量密度極限。

該研究的另一位共同第一作者董甜甜博士說：「從廢棄的矽中可持續地採購矽太陽能板減輕光電廢棄物對經濟和環境的影響。將廢物轉化為有價值的電池組件可顯著降低鋰離子電池的成本並提高其可及性。

崔教授表示：「透過使用回收材料和先進的化學工程，我們已經證明高性能和環境可持續的鋰離子電池不僅是可能的，而且是觸手可及的。」他對這項研究將導致開發能夠為一切提供動力的下一代電池電動車到電網規模的儲能。