熔融盐电解法将硅尾矿升级为功能性NiSi2 /SiNWs复合材料：一种高值工业废弃物回收的清洁可持续策略

　　本研究针对硅尾矿(ST)堆积造成的环境负担及硅基负极材料体积膨胀、导电性差等问题，通过NiO催化的熔融盐电解法，将ST转化为NiSi2 /SiNWs复合电极。该材料展现出90.7%的初始库伦效率、500.6 mAh g?1 的循环稳定性及快速Li+ 传输动力学，为工业固废高值化与高性能锂离子电池(LIBs)开发提供双赢方案。

　　

在全球碳达峰与碳中和目标的驱动下，工业固废处理成为科学界亟待解决的难题。硅尾矿(ST)作为硅工业的副产物，不仅占用土地资源，其微米级颗粒还会引发尘肺病等健康威胁。传统填埋或低效建材化利用难以实现ST的高值转化，而另一方面，锂离子电池(LIBs)领域对硅基负极的需求激增——硅的理论容量高达4200 mAh g^?1
，远超石墨负极的372 mAh g^?1
，但其300%的体积膨胀和10^-5
S cm^?1
的低电导率严重制约应用。如何通过绿色工艺将ST“变废为宝”，同时突破硅负极的技术瓶颈，成为研究者面临的双重挑战。

云南永昌硅业股份有限公司等机构的研究团队在《Applied Surface Science》发表论文，提出了一种创新解决方案：以ST和氧化镍(NiO)为原料，通过NaCl-CaCl₂
熔融盐电解法一步合成镍硅化物/硅纳米线(NiSi₂
/SiNWs)复合材料。该技术的关键在于利用熔融盐中镍的催化作用，诱导硅原子定向生长为一维纳米线，同时原位形成导电NiSi₂
网络。研究采用酸洗纯化ST、高温电解合成、电化学测试（如恒电流间歇滴定技术GITT）等方法，系统评估了材料的物化特性与电化学性能。

材料设计与分析
通过扫描电镜(SEM)和X射线衍射(XRD)证实，NiSi₂
液滴在电解过程中动态迁移，既催化硅纳米线轴向生长，又构建三维导电骨架。这种独特的“双机制”使复合材料比表面积提升3倍，有效缓冲体积变化。

电化学性能
电极在0.1C倍率下首周效率达90.7%，350次循环后容量保持500.6 mAh g^?1
，远超纯硅电极。GITT分析显示，NiSi₂
相将Li⁺
扩散系数提高2个数量级，速率测试中容量恢复率达86%。

结论与意义
该研究开创了ST资源化与高性能硅负极制备的协同路径：熔融盐电解的低能耗特性（较传统化学气相沉积节能40%）与ST的廉价原料属性，使生产成本降低60%；NiSi₂
/SiNWs的机械-电化学协同设计，为破解硅负极体积膨胀难题提供新思路。这项工作不仅为光伏、半导体行业的硅废料回收树立标杆，更推动了LIBs负极材料向低成本、高能量密度方向发展。