Die verborgene Kraft im Schilf

idw – Informationsdienst Wissenschaft

Nachrichten, Termine, Experten

Grafik: idw-Logo
idw-Abo


Share on: 
07/16/2015 08:15

Die verborgene Kraft im Schilf

Dr. Renate Hoer Abteilung Öffentlichkeitsarbeit
Gesellschaft Deutscher Chemiker e.V.

    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. 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.


    More information:

    http://presse.angewandte.de


    Criteria of this press release:
    Journalists, Scientists and scholars, Students
    Chemistry, Energy
    transregional, national
    Miscellaneous scientific news/publications, Scientific Publications
    German


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


    For download

    x

    Help

    Search / advanced search of the idw archives
    Combination of search terms

    You can combine search terms with and, or and/or not, e.g. Philo not logy.

    Brackets

    You can use brackets to separate combinations from each other, e.g. (Philo not logy) or (Psycho and logy).

    Phrases

    Coherent groups of words will be located as complete phrases if you put them into quotation marks, e.g. “Federal Republic of Germany”.

    Selection criteria

    You can also use the advanced search without entering search terms. It will then follow the criteria you have selected (e.g. country or subject area).

    If you have not selected any criteria in a given category, the entire category will be searched (e.g. all subject areas or all countries).

    Cookies optimize the use of our services. By surfing on idw-online.de you agree to the use of cookies. Data Confidentiality Statement
    Okay