陆继军 刘俊昊 钱国余 王 志 马 佳

(1.中国科学院过程工程研究所，湿法冶金清洁生产技术国家工程实验室，中科院过程与工程重点实验室，北京 100190；2.中国科学院绿色过程制造创新研究院，北京 100190；3.中国科学院大学 化学工程学院，北京 100049)

随着科技的发展，对高能量密度锂离子电池的应用需求不断增加，而目前商业广泛应用的石墨类负极质量比容量已经接近其理论值，亟需开发新的高能量密度负极材料来替代传统石墨[1]。硅(Si)具有超高的理论容量(4 200 mA·h/g)和合适的嵌脱锂电位，被认为是最具潜力的下一代锂离子电池负极的候选材料[2]。然而，硅在嵌脱锂过程面临两大挑战：严重的体积变化和电子导电性差。将硅与导电碳进行复合，制备硅碳复合材料被认为是解决这两个主要问题的最有效方法[1，3]。但当前硅碳复合材料的制备通常是联合多个单元，如球磨、搅拌、喷雾干燥、碳化等操作，制备过程复杂，使用的硅源(纳米硅、高纯微米级硅粉、硅烷等)成本高[4]，造成制备的硅碳复合材料价格高昂，严重限制其规模化应用。

切割废硅粉是在光伏产业晶体硅片切割过程产生的，约占硅锭总质量的40%，具有粒度细、纯度高的特点，年增量已超过10万t[5]。与当前制备硅碳复合材料所用硅源如硅烷、纳米硅和高纯微米硅相比，切割废硅粉是一种成本低且可靠的硅碳负极材料硅原料。基于此，本文提出采用微米级的切割废硅粉为硅源、石墨为碳源，通过高能球磨法制备高品质硅碳复合材料。……