Fibre di carbonio derivate da una fonte sostenibile, un tipo di fungo selvatico, e modificati con nanoparticelle hanno dimostrato di superare le prestazioni degli elettrodi di grafite convenzionali per le batterie agli ioni di litio.

I ricercatori della Purdue University hanno creato elettrodi da una specie di fungo selvatico chiamato Tyromyces fissilis.

"Le attuali batterie agli ioni di litio all'avanguardia devono essere migliorate sia in termini di densità energetica che di potenza per soddisfare la futura domanda di accumulo di energia nei veicoli elettrici e nelle tecnologie di accumulo dell'energia in rete, " ha detto Vilas Pol, professore associato presso la Scuola di Ingegneria Chimica e la Scuola di Ingegneria dei Materiali. "Quindi c'è un disperato bisogno di sviluppare nuovi materiali per anodi con prestazioni superiori".

Le batterie hanno due elettrodi, chiamato anodo e catodo. Gli anodi nella maggior parte delle batterie agli ioni di litio di oggi sono fatti di grafite. Gli ioni di litio sono contenuti in un liquido chiamato elettrolita, e questi ioni sono immagazzinati nell'anodo durante la ricarica.

Pol e lo studente di dottorato Jialiang Tang hanno scoperto che le fibre di carbonio derivate da Tyromyces fissilis e modificate attaccando nanoparticelle di ossido di cobalto superano le prestazioni della grafite convenzionale negli anodi. Il design ibrido ha un risultato sinergico, ha detto Pol.

"Sia le fibre di carbonio che le particelle di ossido di cobalto sono elettrochimicamente attive, quindi il tuo numero di capacità aumenta perché entrambi partecipano, " Egli ha detto.

Gli anodi ibridi hanno una capacità stabile di 530 milliampere ora per grammo, che è una volta e mezzo maggiore della capacità della grafite.

I risultati sono dettagliati in un documento apparso online il 17 marzo nell'American Chemical Society's Chimica e ingegneria sostenibili rivista.

Un approccio per migliorare le prestazioni della batteria consiste nel modificare le fibre di carbonio attaccando determinati metalli, leghe o ossidi metallici che consentono un maggiore accumulo di litio durante la ricarica. Tang ha avuto l'idea di sfruttare i funghi per le materie prime durante la ricerca di fonti alternative per le fibre di carbonio.

"I metodi ora utilizzati per produrre fibre di carbonio per batterie sono spesso pesanti e costosi dal punto di vista chimico, " disse Tang.

Notò un fungo che cresceva su un ceppo di legno marcio nel suo cortile e decise di studiarne il potenziale come fonte di fibre di carbonio.

"Ero curioso della struttura così l'ho aperta e ho scoperto che ha proprietà molto interessanti, " ha detto. "E 'molto gommoso e ancora molto duro allo stesso tempo. Più interessante, quando l'ho aperto ha una struttura a rete molto fibrosa."

I confronti con altri funghi hanno mostrato che il Tyromyces fissilis era particolarmente abbondante nelle fibre. Le fibre vengono lavorate ad alte temperature in una camera contenente gas argon mediante un procedimento chiamato pirolisi, producendo carbonio puro nella forma originale delle fibre del fungo.

Le fibre hanno una disposizione disordinata e si intrecciano come spaghetti.

"Formano una rete interconnessa conduttiva, " ha detto Pol.

La rete interconnessa porta un trasporto di elettroni più veloce, che potrebbe comportare una ricarica più rapida della batteria.

Gli studi di microscopia elettronica sono stati eseguiti presso il Birck Nanotechnology Center nel Discovery Park di Purdue.