Fibras de carbono derivadas de una fuente sostenible, un tipo de hongo silvestre, y modificado con nanopartículas se ha demostrado que supera a los electrodos de grafito convencionales para baterías de iones de litio.

Investigadores de la Universidad de Purdue han creado electrodos a partir de una especie de hongo salvaje llamado Tyromyces fissilis.

"Las baterías de iones de litio de última generación deben mejorarse tanto en densidad de energía como en producción de energía para satisfacer la futura demanda de almacenamiento de energía en vehículos eléctricos y tecnologías de almacenamiento de energía en la red, "dijo Vilas Pol, profesor asociado en la Escuela de Ingeniería Química y la Escuela de Ingeniería de Materiales. "Por tanto, existe una necesidad imperiosa de desarrollar nuevos materiales de ánodos con un rendimiento superior".

Las baterías tienen dos electrodos, llamado ánodo y cátodo. Los ánodos de la mayoría de las baterías de iones de litio actuales están hechos de grafito. Los iones de litio están contenidos en un líquido llamado electrolito, y estos iones se almacenan en el ánodo durante la recarga.

Pol y el estudiante de doctorado Jialiang Tang han descubierto que las fibras de carbono derivadas de Tyromyces fissilis y modificadas mediante la unión de nanopartículas de óxido de cobalto superan al grafito convencional en los ánodos. El diseño híbrido tiene un resultado sinérgico, Pol dijo.

"Tanto las fibras de carbono como las partículas de óxido de cobalto son electroquímicamente activas, por lo que su número de capacidad aumenta porque ambos participan, " él dijo.

Los ánodos híbridos tienen una capacidad estable de 530 miliamperios hora por gramo, que es una vez y media mayor que la capacidad del grafito.

Los hallazgos se detallan en un artículo que aparece en línea el 17 de marzo en la revista American Chemical Society. Química e ingeniería sostenibles diario.

Un enfoque para mejorar el rendimiento de la batería es modificar las fibras de carbono uniendo ciertos metales, aleaciones u óxidos metálicos que permiten un mayor almacenamiento de litio durante la recarga. Tang tuvo la idea de aprovechar los hongos para obtener materias primas mientras investigaba fuentes alternativas de fibras de carbono.

"Los métodos que se utilizan ahora para producir fibras de carbono para baterías suelen ser químicos y costosos, "Dijo Tang.

Notó un hongo que crecía en un tocón de madera podrida en su patio trasero y decidió estudiar su potencial como fuente de fibras de carbono.

"Tenía curiosidad por la estructura, así que la abrí y descubrí que tiene propiedades muy interesantes, ", dijo." Es muy gomoso y, sin embargo, muy duro al mismo tiempo. Lo más interesante es cuando lo abro, tiene una estructura de red muy fibrosa ".

Las comparaciones con otros hongos mostraron que el Tyromyces fissilis era especialmente abundante en fibras. Las fibras se procesan a altas temperaturas en una cámara que contiene gas argón mediante un procedimiento llamado pirólisis. produciendo carbono puro en la forma original de las fibras del hongo.

Las fibras tienen una disposición desordenada y se entrelazan como espaguetis.

"Forman una red conductora interconectada, "Dijo Pol.

La red interconectada brinda un transporte de electrones más rápido, lo que podría resultar en una carga de la batería más rápida.

Los estudios de microscopía electrónica se realizaron en el Birck Nanotechnology Center en Purdue's Discovery Park.