¿Pueden los hongos portabella evitar que las baterías de los teléfonos celulares se degraden con el tiempo? Investigadores de la Universidad de California, Riverside Bourns College of Engineering creo que sí.

Han creado un nuevo tipo de ánodo de batería de iones de litio utilizando hongos portabella, que son económicos, ecológico y fácil de producir. El estándar actual de la industria para ánodos de baterías de iones de litio recargables es el grafito sintético, que tiene un alto costo de fabricación porque requiere tediosos procesos de purificación y preparación que también son dañinos para el medio ambiente.

Con el aumento previsto de las baterías necesarias para los vehículos eléctricos y la electrónica, Se necesita una fuente más barata y sostenible para reemplazar el grafito. Usando biomasa, un material biológico de organismos vivos o recientemente vivos, como reemplazo del grafito, ha llamado la atención recientemente debido a su alto contenido de carbono, bajo costo y respeto al medio ambiente.

Los ingenieros de UC Riverside se sintieron atraídos por el uso de hongos como una forma de biomasa porque investigaciones anteriores han establecido que son altamente porosos, lo que significa que tienen muchos espacios pequeños para que pase el líquido o el aire. Esa porosidad es importante para las baterías porque crea más espacio para el almacenamiento y transferencia de energía, un componente crítico para mejorar el rendimiento de la batería.

Además, la alta concentración de sal de potasio en los hongos permite aumentar el material activo de electrolitos con el tiempo al activar más poros, aumentando gradualmente su capacidad.

Un ánodo convencional permite que el litio acceda completamente a la mayor parte del material durante los primeros ciclos y la capacidad se desvanece debido al daño del electrodo a partir de ese momento. La tecnología del ánodo de carbono en forma de hongo podría, con optimización, Reemplace los ánodos de grafito. También proporciona un enfoque sin aglutinantes y sin colector de corriente para la fabricación de ánodos.

"Con materiales de batería como este, los futuros teléfonos móviles pueden ver un aumento en el tiempo de ejecución después de muchos usos, en lugar de una disminución, debido a la aparente activación de poros ciegos dentro de las arquitecturas de carbono a medida que la celda se carga y descarga con el tiempo, "dijo Brennan Campbell, estudiante de posgrado en el programa de Ciencia e Ingeniería de Materiales en UC Riverside.

Los hallazgos de la investigación se describieron en un documento, "Bioderivado, Sin encuadernación Ánodos de carbono jerárquicamente porosos para baterías de iones de litio, "publicado hoy (29 de septiembre) en la revista Informes científicos . Fue escrito por Cengiz Ozkan y Mihri Ozkan, ambos profesores del Bourns College of Engineering, y tres de sus estudiantes graduados actuales o anteriores:Campbell, Robert Ionescu y Zachary Favors.

Las arquitecturas de nanocarbono derivadas de materiales biológicos como los hongos pueden considerarse una alternativa ecológica y sostenible a los ánodos basados ​​en grafito. dijo Cengiz Ozkan, profesor de ingeniería mecánica y ciencia e ingeniería de materiales.

Las arquitecturas en forma de nanocinta se transforman tras el tratamiento térmico en una arquitectura de red porosa interconectada que es importante para los electrodos de batería porque tales arquitecturas poseen una superficie muy grande para el almacenamiento de energía. un componente crítico para mejorar el rendimiento de la batería.

Uno de los problemas con los carbones convencionales, como el grafito, es que normalmente se preparan con productos químicos como ácidos y se activan con bases que no son respetuosas con el medio ambiente, dijo Mihri Ozkan, profesor de ingeniería eléctrica e informática. Por lo tanto, el equipo de UC Riverside se centra en los carbones de origen natural, como la piel de las tapas de los hongos portabella, para fabricar pilas.

Se espera que cerca de 900, Se necesitarían 000 toneladas de grafito en bruto natural para la fabricación del ánodo para casi seis millones de vehículos eléctricos que se prevé que se construirán en 2020. Esto requiere que el grafito se trate con productos químicos agresivos. incluidos los ácidos fluorhídrico y sulfúrico, un proceso que genera grandes cantidades de residuos peligrosos. La Unión Europea proyecta que este proceso será insostenible en el futuro.

La investigación de Ozkan cuenta con el apoyo de la Universidad de California, Orilla.

Este documento sobre hongos se publicó poco más de un año después de que los laboratorios de Ozkan desarrollaran un ánodo de batería de iones de litio basado en nanosilicio a través de la arena de la playa como materia prima natural. El equipo de Ozkan está trabajando actualmente en el desarrollo de baterías prototipo de bolsa basadas en ánodos de nanosilicio.

La Oficina de Comercialización de Tecnología de la UCR ha presentado patentes para las invenciones anteriores.