赖斯大学和比利时卢瓦尔大学天主教大学的研究人员已经开发出一种新的方法，可以用废弃的硅来制造可充电锂离子（LI）电池的柔性组件。
硅能够吸收的锂比锂离子电池中通常吸收的碳大约多10倍，但是由于存在充放电时会膨胀和收缩的问题，因此使用寿命不会很长。
因此，研究人员使用“高价值但难以回收的硅”作为替代设计制造了纳米线，从而为扩展和收缩提供了更多空间。随着硅的充放电，由于导线之间的间距，硅具有膨胀和收缩的能力。“ Ajayan实验室本周在美国国家科学院院刊上报告了其技术，该技术将包裹在导电铜和离子导电聚合物电解质中的精心排列的纳米线制成阳极。该材料为纳米线提供了根据需要生长和收缩的空间，从而延长了其实用性。电解质还充当阳极和阴极之间的有效隔离物。”
研究人员希望他们的回收设备将有助于下一代电池的发展：灵活，高效，廉价且能够适应任何形状。
“他们使用一种成熟的工艺，胶体纳米球光刻技术，通过将悬浮在液体中的聚苯乙烯珠子散布到硅片上来制作硅腐蚀掩模。晶圆上的珠子会自动组装成六边形网格，并在化学收缩后保持原状。在其上喷涂一薄层金，然后除去聚苯乙烯，这留下了一个精细的金掩模，在晶片顶部有均匀间隔的孔。”
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然后使用掩模进行金属辅助的化学蚀刻，将硅与金属接触的位置溶解。在化学浴中放置一段时间后，金属催化剂沉入硅中，并留下数百万条约50至70微米长的均匀间隔的纳米线，并通过孔上升。
然后，研究人员在纳米线上覆盖了一层薄薄的铜，以提高其吸收锂的能力。之后，他们随后将电解质“注入阵列”，这既具有将离子传输至纳米线的双重目的，又可以充当阳极与随后施加的阴极之间的分隔物。
“蚀刻不是一个新的过程，”雷迪说。“但是电池应用的瓶颈一直是将纳米线从硅晶圆上剥离下来，因为纯净的独立式纳米线会迅速崩溃。”电解质将纳米线阵列包裹在柔性基质中，并易于去除。他说：“我们只要用剃须刀触摸它，它就会立即剥离。”将掩模留在未受干扰的晶片上以蚀刻新的阳极。
“该方法的新颖之处在于其固有的简单性，”雷迪说。“我们希望当前的流程将为硅芯片提供新的生命周期，从而为电子废物管理提供解决方案。”
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