I funghi portabella possono impedire il degrado delle batterie dei telefoni cellulari nel tempo? Ricercatori dell'Università della California, Il Riverside Bourns College of Engineering la pensa così.

Hanno creato un nuovo tipo di anodo per batterie agli ioni di litio utilizzando funghi portabella, che costano poco, ecologico e facile da produrre. L'attuale standard industriale per gli anodi delle batterie ricaricabili agli ioni di litio è la grafite sintetica, che comporta un alto costo di produzione perché richiede noiosi processi di purificazione e preparazione che sono anche dannosi per l'ambiente.

Con il previsto aumento delle batterie necessarie per i veicoli elettrici e l'elettronica, è necessaria una fonte più economica e sostenibile per sostituire la grafite. Utilizzando la biomassa, un materiale biologico da organismi viventi o recentemente viventi, in sostituzione della grafite, ha recentemente attirato l'attenzione per il suo alto contenuto di carbonio, basso costo e rispetto dell'ambiente.

Gli ingegneri di UC Riverside sono stati attratti dall'uso dei funghi come forma di biomassa perché la ricerca passata ha stabilito che sono altamente porosi, il che significa che hanno molti piccoli spazi per il passaggio di liquidi o aria. Questa porosità è importante per le batterie perché crea più spazio per lo stoccaggio e il trasferimento di energia, un componente fondamentale per migliorare le prestazioni della batteria.

Inoltre, l'elevata concentrazione di sale di potassio nei funghi consente un aumento del materiale elettrolitico attivo nel tempo attivando più pori, aumentando gradualmente la sua capacità.

Un anodo convenzionale consente al litio di accedere completamente alla maggior parte del materiale durante i primi cicli e da quel momento in poi la capacità diminuisce a causa del danneggiamento dell'elettrodo. La tecnologia dell'anodo di carbonio a fungo potrebbe, con ottimizzazione, sostituire gli anodi di grafite. Fornisce inoltre un approccio senza leganti e senza collettori di corrente alla fabbricazione dell'anodo.

"Con materiali della batteria come questo, i futuri telefoni cellulari potrebbero vedere un aumento del tempo di esecuzione dopo molti utilizzi, piuttosto che una diminuzione, a causa dell'apparente attivazione dei pori ciechi all'interno delle architetture di carbonio mentre la cella si carica e si scarica nel tempo, " ha detto Brennan Campbell, uno studente laureato nel programma di scienza e ingegneria dei materiali presso la UC Riverside.

I risultati della ricerca sono stati delineati in un documento, "Bio-derivato, senza legante, Anodi di carbonio gerarchicamente porosi per batterie agli ioni di litio, " pubblicato oggi (29 settembre) sulla rivista Rapporti scientifici . È stato scritto da Cengiz Ozkan e Mihri Ozkan, entrambi professori del Bourns College of Engineering, e tre dei loro attuali o ex studenti laureati:Campbell, Robert Ionescu e Zachary Favors.

Le architetture di nanocarbonio derivate da materiali biologici come i funghi possono essere considerate un'alternativa verde e sostenibile agli anodi a base di grafite, disse Cengiz Ozkan, professore di ingegneria meccanica e scienza e ingegneria dei materiali.

Le architetture a nano-nastro si trasformano in seguito al trattamento termico in un'architettura di rete porosa interconnessa che è importante per gli elettrodi della batteria perché tali architetture possiedono una superficie molto ampia per lo stoccaggio di energia, un componente fondamentale per migliorare le prestazioni della batteria.

Uno dei problemi con i carboni convenzionali, come grafite, è che sono tipicamente preparati con prodotti chimici come acidi e attivati ​​da basi che non sono rispettose dell'ambiente, disse Mihri Ozkan, un professore di ingegneria elettrica e informatica. Perciò, il team di UC Riverside si concentra sui carboni di derivazione naturale, come la pelle delle cappelle dei funghi portabella, per fare le batterie.

Si prevede che quasi 900, Sarebbero necessarie 000 tonnellate di grafite grezza naturale per la fabbricazione di anodi per quasi sei milioni di veicoli elettrici previsti entro il 2020. Ciò richiede che la grafite sia trattata con prodotti chimici aggressivi, compresi gli acidi fluoridrico e solforico, un processo che crea grandi quantità di rifiuti pericolosi. L'Unione Europea prevede che questo processo sarà insostenibile in futuro.

La ricerca di Ozkan è supportata dall'Università della California, Lungofiume.

Questo articolo sui funghi viene pubblicato poco più di un anno dopo che i laboratori di Ozkan hanno sviluppato un anodo per batteria agli ioni di litio basato sul nanosilicio attraverso la sabbia della spiaggia come materia prima naturale. Il team di Ozkan sta attualmente lavorando allo sviluppo di prototipi di batterie a sacchetto basate su anodi di nanosilicio.

L'Ufficio per la commercializzazione della tecnologia dell'UCR ha depositato i brevetti per le invenzioni di cui sopra.