废旧硅屑升级再造：高性能硅-石墨复合锂电池负极材料的创新研究

本文创新性地将铅笔芯石墨与多晶硅切割废料（kerf Si）复合，开发出低成本高性能锂离子电池（LIB）负极材料。通过盐酸纯化12B铅笔石墨（含95-97%石墨）并与5wt%硅屑复合，经850℃热处理后获得循环稳定性优异的复合材料（1000次循环后比容量达258 mAh/g）。研究采用XRD、拉曼光谱（Raman）和场发射扫描电镜（FESEM）证实了材料结构优势，为硅基负极的体积膨胀问题提供了经济环保的解决方案。

　　

Highlight

这项研究展示了如何将铅笔芯石墨与硅切割废料变废为宝，打造出高性能电池负极。就像把"废铅笔"和"硅渣"放进魔法熔炉，最终炼就了能扛住1000次充放电的电池材料！

Preparation of anode

实验选用市售12B铅笔（含97%石墨哦！），像剥香蕉一样去掉木头外壳，用玛瑙研钵把笔芯磨成"石墨面粉"。硅屑废料则经过"泡泡浴"（HCl清洗）和超声波SPA，最终与石墨粉末在酒精中跳起"分子圆舞曲"，涂覆在铜箔上制成电极。

X-ray diffraction (XRD) analysis

X射线衍射图谱就像材料的"身份证"：在26.5°和54.7°处出现的特征峰（对应石墨的（002）和（004）晶面），证明我们的铅笔石墨确实是个"层状美男子"。而复合材料的图谱则显示出石墨和硅的"和谐共舞"，没有不协调的杂质峰来捣乱。

Conclusion

研究发现，当硅屑添加量控制在5wt%这个"甜蜜点"，并在850℃来场"高温瑜伽"后，复合材料就像吃了菠菜的大力水手——不仅容量提升，还能轻松应对锂离子的反复进出。拉曼光谱中降低的I_D/I_G值（从1.2降到0.8）就是最好的成绩单！