莱斯大学和比利时天主教大学的研究人员已经开发出一种方法，可以用废弃的硅制造可充电锂离子(LI)电池的柔性元件。

Rice实验室的材料科学家Pulickel Ajayan用高价值但难以回收的硅制造了纳米线的森林。硅吸收锂的电量是锂电池常用碳的10倍，但由于它在充电和放电时会膨胀和收缩，因此会迅速分解。

Ajayan实验室本周在国家科学院院刊上报道了其技术，即将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增长和缩小的空间，从而延长了它们的实用性。电解质还用作阳极和阴极之间的有效间隔物。

将废物转化为电池应该是一个可扩展的过程，赖斯，米尔和玛丽格林伍德安德森机械工程和材料科学和化学教授说。研究人员希望他们的设备迈向新​​一代灵活，高效，廉价的电池，可以适应任何形状。

共同主要作者，水稻研究科学家Arava Leela Mohana Reddy和Rice的前研究员Alexandru Vlad现在是鲁汶天主教大学的博士后研究员，他们能够从中获取多层阳极/电解质复合材料。单个废弃的晶圆。在Rice制作的材料样本看起来像白色胶带或绷带。

他们使用已建立的工艺，胶体纳米球光刻，通过将悬浮在液体中的聚苯乙烯珠散布到硅晶片上来制造硅腐蚀掩模。晶圆上的珠子自组装成六边形网格 - 在化学收缩时保持放置。喷涂一层薄薄的金，并除去聚苯乙烯，留下一个精细的金面罩，在晶片顶部有均匀间隔的孔。弗拉德说：“我们可以在比萨饼大小的薄饼上做到这一点。”

掩模用于金属辅助化学蚀刻，其中硅在接触金属的地方溶解。随着时间的推移，化学浴中的金属催化剂将沉入硅中，留下数百万个均匀间隔的50至70微米长的纳米线，从而穿过这些孔。

研究人员在纳米线上沉积了一层薄薄的铜，以提高其吸收锂的能力，然后向电池阵列注入一种电解质，该电解质不仅可以将离子传输到纳米线，还可以作为阳极和后来施加的阴极之间的隔板。

“蚀刻不是一个新过程，”雷迪说。“但电池应用的瓶颈一直是将纳米线从硅片上取下来，因为纯净，独立的纳米线很快就会崩溃。” 电解质将纳米线阵列吞没在柔性基质中并且易于移除。“我们只是用剃刀刀片触摸它，它就会剥落，”他说。掩模留在未受干扰的晶片上以蚀刻新的阳极。

当与一侧的喷涂集电器和另一侧的阴极和集电器组合时，所得到的电池显示出前景，因为它每克输送150毫安小时，在50次充电/放电循环中几乎没有衰减。研究人员正致力于提高这些品质并测试标准电池配置中的阳极。

“这种方法的新颖之处在于其内在的简洁性，”雷迪说。“我们希望现有的流程能够为硅芯片带来新的生命周期，从而为电子废弃物管理提供解决方案。”

共同作者是实习Anakha Ajayan和莱斯大学的研究生Neelam Singh以及鲁汶天主教大学的Jean-Francois Gohy和Sorin Melinte教授。