稻殼中的硅可制造高效鋰電池

　　據物理學家組織網近日報道，韓國研究人員找到了一種方法，可從稻殼中的二氧化硅提純硅，這種硅具有天然的納米孔結構，由其制成的硅陽極能夠避免容量衰減，從而提高鋰離子電池的性能。該研究已發表于美國《國家科學院院刊》。

　　硅可用來制造智能手機、電動汽車和混合動力汽車中鋰離子電池的陽極。與傳統的石墨陽極相比，硅合金陽極的理論容量雖然更大，但卻很容易發生容量衰減，這使得它們效率低下。

　　大米是世界三分之一以上人口的主食，全球水稻年產量可達4.22億噸，但其中有20%是稻殼這一廢料所占的分量。稻殼通常被用來制造一些廉價物品，如化肥添加劑、畜牧業用地毯和育苗床土等。

　　但韓國研究人員崔章宇音譯和他的團隊相信，稻殼可以發揮更大的利用價值。稻殼中含有大量二氧化硅，幾乎占稻殼重量的15%到20%，并且為了阻隔空氣和水分進入米粒，其已演化成了納米孔結構。

　　研究人員先通過加入酸和熱處理的方式去除稻殼中的金屬雜質和有機成分，然后用鎂將硅從二氧化硅中提純出來。這種方法使三維多孔納米結構能夠保留下來。最后，他們在得到的硅上涂抹碳層，并將其作為鋰紐扣電池的陽極使用。

　　實驗結果顯示，這些陽極比硅合金陽極更高效。由稻殼中提純的硅制成的陽極具有很高的庫侖效率和優異的放電容量保持率，研究人員認為，這是由于其互連的多孔結構能夠幫助形成穩定的固體電解質界面。相比之下，硅合金陽極的容積變化率高達300%，容易造成合金斷裂、形成的固體電解質界面不穩定，因而存在容量衰減問題。

　　研究人員認為，從稻殼中提取硅有助于滿足便攜式電子設備和混合動力電動汽車電池不斷增加的硅需求，而作為世界上最廣泛種植作物之一的水稻，也能因此為先進技術的發展作出貢獻。

來源：科技日報

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