Forum für Wissenschaft, Industrie und Wirtschaft

Hauptsponsoren:     3M 
Datenbankrecherche:

 

Die verborgene Kraft im Schilf

16.07.2015

Natürliche Silikatstrukturen in Schilfpflanzen können zu Elektrodenmaterialien für Lithiumionenakkumulatoren umgewandelt werden.

Seit Urzeiten nutzt der Mensch Schilf als Material für den Bau und als Dachdeckmaterial wegen seiner stabilen Struktur und der stark wasserabweisenden Eigenschaften. Das Schilfblatt enthält einen großen Anteil an mikro- und nanostrukturiertem Silikat.


Das Schilfblatt enthält einen großen Anteil an mikro- und nanostrukturiertem Silikat, das in hoch effiziente Anodenmaterialien für Lithiumionenakkumulatoren umgewandelt werden kann.

(c) Wiley-VCH

Wie dieses auf relativ einfache Weise in hoch effiziente Anodenmaterialien für Lithiumionenakkumulatoren umgewandelt werden kann, haben chinesische und deutsche Wissenschaftler jetzt erforscht und in der Zeitschrift Angewandte Chemie publiziert.

Viele halten nanoporöses Silizium für das Anodenmaterial der Zukunft, denn im Vergleich zu graphitischem Kohlenstoff, der bislang das meistgenutzte Anodenmaterial ist, hat es eine viel höhere theoretische Kapazität und eine geringere Arbeitsspannung.

Die große Herausforderung sind jedoch noch die Kosten für die Herstellung von nanostrukturiertem Silizium. Bislang wurden hierfür einfache Silicate chemisch und physikalisch aufwändig umgewandelt, oder teures Silizum-Ausgangsmaterial modifiziert. Einen ganz anderen Weg schlagen Yan Yu und ihre Kollegen vom Max-Planck-Institut für Festkörperforschung in Stuttgart, von der University of Science and Technology of China und der South China University of Technology ein.

Nach der Vorstellung der Wissenschaftler sollte es möglich sein, die hierarchische Architektur der Silicatkristalle in den Schilfblättern auszunutzen, um sie in eine ebenso geordnete Mikro- und Nanoporosität von Silizium zu bringen. "Schilfblätter weisen eine definierte dreidimensionale hierarchische Blatt-Mikrostruktur auf", argumentieren die Wissenschaftler.

"Diese lässt sich durch Magnesiothermie in eine dreidimensionale, überaus poröse hierarchische Siliciumarchitektur umwandeln". Durch einfache Beschichtung mit Kohlenstoff als letztem Schritt erhielten die Autoren dann ein Anodenmaterial, das mit hoher spezifischer Kapazität und einer sehr guten Aufladerate und Zyklusstabilität, wie sie für moderne Lithiumionenakkumulatoren gefordert sind, aufwartet.

Besonders bemerkenswert an dieser Studie ist die Tatsache, dass die ursprüngliche Architektur der Silicate aus der Pflanze trotz der chemischen und physikalischen Behandlung so außerordentlich gut erhalten bleibt. Während der Aufreinigung aus den trockenen Schilfblättern schrumpft die dreidimensionale Struktur stark zusammen, behält aber ihr mesoporöses Netzwerk.

Selbst während der Reduktion zur carbonisierten Silizium-Endstruktur ändert sich die Architektur nicht wesentlich. Aus diesem Grund sollte sich das Schilf-Silicat als nachhaltiges Ausgangsmaterial für Batterieelektroden sehr gut eignen. Schilf wächst in Form großer Monokulturen an Wasserläufen und um Seen herum in gemäßigten Regionen weltweit.

Angewandte Chemie: Presseinfo 28/2015

Autor: Yan Yu, University of Science and Technology of China (China), http://en.scms.ustc.edu.cn/faculty/professors/201204/t20120413_132735.html

Permalink to the original article: http://dx.doi.org/10.1002/ange.201503150

Angewandte Chemie, Postfach 101161, 69451 Weinheim, Germany.

Weitere Informationen:

http://presse.angewandte.de

Dr. Renate Hoer | GDCh
Weitere Informationen:
http://www.gdch.de/

Weitere Nachrichten aus der Kategorie Biowissenschaften Chemie:

nachricht Eine Karte der Zellkraftwerke
18.08.2017 | Albert-Ludwigs-Universität Freiburg im Breisgau

nachricht Chronische Infektionen aushebeln: Ein neuer Wirkstoff auf dem Weg in die Entwicklung
18.08.2017 | Deutsches Zentrum für Infektionsforschung

Alle Nachrichten aus der Kategorie: Biowissenschaften Chemie >>>

Die aktuellsten Pressemeldungen zum Suchbegriff Innovation >>>

Die letzten 5 Focus-News des innovations-reports im Überblick:

Im Focus: Unterwasserroboter soll nach einem Jahr in der arktischen Tiefsee auftauchen

Am Dienstag, den 22. August wird das Forschungsschiff Polarstern im norwegischen Tromsø zu einer besonderen Expedition in die Arktis starten: Der autonome Unterwasserroboter TRAMPER soll nach einem Jahr Einsatzzeit am arktischen Tiefseeboden auftauchen. Dieses Gerät und weitere robotische Systeme, die Tiefsee- und Weltraumforscher im Rahmen der Helmholtz-Allianz ROBEX gemeinsam entwickelt haben, werden nun knapp drei Wochen lang unter Realbedingungen getestet. ROBEX hat das Ziel, neue Technologien für die Erkundung schwer erreichbarer Gebiete mit extremen Umweltbedingungen zu entwickeln.

„Auftauchen wird der TRAMPER“, sagt Dr. Frank Wenzhöfer vom Alfred-Wegener-Institut, Helmholtz-Zentrum für Polar- und Meeresforschung (AWI) selbstbewusst. Der...

Im Focus: Mit Barcodes der Zellentwicklung auf der Spur

Darüber, wie sich Blutzellen entwickeln, existieren verschiedene Auffassungen – sie basieren jedoch fast ausschließlich auf Experimenten, die lediglich Momentaufnahmen widerspiegeln. Wissenschaftler des Deutschen Krebsforschungszentrums stellen nun im Fachjournal Nature eine neue Technik vor, mit der sich das Geschehen dynamisch erfassen lässt: Mithilfe eines „Zufallsgenerators“ versehen sie Blutstammzellen mit genetischen Barcodes und können so verfolgen, welche Zelltypen aus der Stammzelle hervorgehen. Diese Technik erlaubt künftig völlig neue Einblicke in die Entwicklung unterschiedlicher Gewebe sowie in die Krebsentstehung.

Wie entsteht die Vielzahl verschiedener Zelltypen im Blut? Diese Frage beschäftigt Wissenschaftler schon lange. Nach der klassischen Vorstellung fächern sich...

Im Focus: Fizzy soda water could be key to clean manufacture of flat wonder material: Graphene

Whether you call it effervescent, fizzy, or sparkling, carbonated water is making a comeback as a beverage. Aside from quenching thirst, researchers at the University of Illinois at Urbana-Champaign have discovered a new use for these "bubbly" concoctions that will have major impact on the manufacturer of the world's thinnest, flattest, and one most useful materials -- graphene.

As graphene's popularity grows as an advanced "wonder" material, the speed and quality at which it can be manufactured will be paramount. With that in mind,...

Im Focus: Forscher entwickeln maisförmigen Arzneimittel-Transporter zum Inhalieren

Er sieht aus wie ein Maiskolben, ist winzig wie ein Bakterium und kann einen Wirkstoff direkt in die Lungenzellen liefern: Das zylinderförmige Vehikel für Arzneistoffe, das Pharmazeuten der Universität des Saarlandes entwickelt haben, kann inhaliert werden. Professor Marc Schneider und sein Team machen sich dabei die körpereigene Abwehr zunutze: Makrophagen, die Fresszellen des Immunsystems, fressen den gesundheitlich unbedenklichen „Nano-Mais“ und setzen dabei den in ihm enthaltenen Wirkstoff frei. Bei ihrer Forschung arbeiteten die Pharmazeuten mit Forschern der Medizinischen Fakultät der Saar-Uni, des Leibniz-Instituts für Neue Materialien und der Universität Marburg zusammen Ihre Forschungsergebnisse veröffentlichten die Wissenschaftler in der Fachzeitschrift Advanced Healthcare Materials. DOI: 10.1002/adhm.201700478

Ein Medikament wirkt nur, wenn es dort ankommt, wo es wirken soll. Wird ein Mittel inhaliert, muss der Wirkstoff in der Lunge zuerst die Hindernisse...

Im Focus: Exotische Quantenzustände: Physiker erzeugen erstmals optische „Töpfe" für ein Super-Photon

Physikern der Universität Bonn ist es gelungen, optische Mulden und komplexere Muster zu erzeugen, in die das Licht eines Bose-Einstein-Kondensates fließt. Die Herstellung solch sehr verlustarmer Strukturen für Licht ist eine Voraussetzung für komplexe Schaltkreise für Licht, beispielsweise für die Quanteninformationsverarbeitung einer neuen Computergeneration. Die Wissenschaftler stellen nun ihre Ergebnisse im Fachjournal „Nature Photonics“ vor.

Lichtteilchen (Photonen) kommen als winzige, unteilbare Portionen vor. Viele Tausend dieser Licht-Portionen lassen sich zu einem einzigen Super-Photon...

Alle Focus-News des Innovations-reports >>>

Anzeige

Anzeige

IHR
JOB & KARRIERE
SERVICE
im innovations-report
in Kooperation mit academics
Veranstaltungen

European Conference on Eye Movements: Internationale Tagung an der Bergischen Universität Wuppertal

18.08.2017 | Veranstaltungen

Einblicke ins menschliche Denken

17.08.2017 | Veranstaltungen

Eröffnung der INC.worX-Erlebniswelt während der Technologie- und Innovationsmanagement-Tagung 2017

16.08.2017 | Veranstaltungen

 
VideoLinks
B2B-VideoLinks
Weitere VideoLinks >>>
Aktuelle Beiträge

Eine Karte der Zellkraftwerke

18.08.2017 | Biowissenschaften Chemie

Chronische Infektionen aushebeln: Ein neuer Wirkstoff auf dem Weg in die Entwicklung

18.08.2017 | Biowissenschaften Chemie

Computer mit Köpfchen

18.08.2017 | Informationstechnologie