Американські вчені запропонували використовувати модифіковані наночастинками волокна грибів як анодний матеріал для сучасних літієвих батарей. Питома ємність такого аноду виявилася в півтора рази вище, ніж у стандартного графітового. З роботою можна ознайомитися в журналі.
Один із способів збільшення ємності літієвих акумуляторів, анодом в яких служить графіт - заміна його на інші вуглецеві структури з більшою площею поверхні. Наприклад, для цих цілей можна використовувати вуглецеві волокна або нанотрубки. Такі структури дозволяють «зв'язати» більше літію при зарядці батареї, що, відповідно, призводить до збільшення переносимого заряду і, в кінцевому підсумку, до високої ємності. Однак отримання вуглецевих волокон і нанотрубок - процес трудомісткий і дорогий.
У новій роботі у дослідників з'явилася ідея використовувати живі організми для більш легкого способу виробництва вуглецевих волокон. За словами одного з авторів, така думка прийшла йому в голову під час прогулянки по двору садиби: помітивши зростаючі на пні невибагливі гриби, вчений вирішив перевірити, чи не можна використовувати їх як дешеве джерело сировини для літієвих акумуляторів з високою ємністю.
Автори роботи вивчили для цих цілей трутовик - тироміцес розщеплюваний - живий на живій або мертвій деревині як листяних, так і хвойних порід. Від інших трутовиків з роду він відрізняється значно більш масивними і пористими плодовими тілами. Дослідний зразок був зібраний зі стовбура дуба.
Для отримання вуглецевих волокон м'якоть гриба подрібнили, висушили під вакуумом, а потім отожгли в атмосфері аргону при температурах від 500 до 900 градусів. Отриманий матеріал вчені помістили в анод літієвого акумулятора. Катодом у тестовій батареї служив кобальтат літію - LiCoO2, який широко використовують у промисловості. Максимальна питома ємність такого аноду склала близько 350 міліампер-годин на грам.
Щоб підвищити електрохімічні характеристики матеріалу, автори запропонували модифікувати його наночастинками оксиду кобальту. Теоретична ємність оксиду кобальту становить близько 715 міліампер-годин на грам. Але при використанні в якості анода тільки наночастинок, процеси «склеювання» між ними і високий коефіцієнт теплового розширення не дозволяють досягти високих значень ємності. Автори запропонували, що вуглецеві волокна як «матриця» для наночастинок можуть вирішити цю проблему. Таким чином, їм вдалося отримати «гібридні» аноди з питомою ємністю до 530 міліампер-годин на грам.
Це не перша робота, в якій живі організми пропонували використовувати як джерело вуглецевих волокон для анодів літієвих акумуляторів. Так, у 2015 році в журналі була опублікована стаття, в якій для цієї мети використовували шкіряку капелюшка шампіньйонів. Після термічної обробки в такому аноді утворювалася пориста ієрархічна структура з вуглецевих волокон. Однак питомі ємності отриманих електродів не перевищували приблизно 260 міліампер-годин на грам.