Leptothrix ochracea is een soort ijzeroxiderende bacteriën die voorkomt in natuurlijke hydrosferen waar het grondwater over de hele wereld uitpuilt. Intrigerend, de bacterie produceert Fe ³⁺ -gebaseerde amorfe oxidedeeltjes (ca. 3 nm diameter; Fe ³⁺ :Si ⁴⁺ :P ⁵⁺ ～73:22:5) die zich gemakkelijk assembleren tot microtubulaire omhulsels die de bacteriële cel omvatten (ongeveer 1 m diameter, ca 2 mm lengte, Figuur 1). De massa van dergelijke omhulsels (genaamd L -BIOX:Biogeen ijzeroxide geproduceerd door Leptothrix ) werd gewoonlijk beschouwd als nutteloos afval, maar Jun Takada en collega's van de Okayama University ontdekten onverwachte industriële functies van L -BIOX zoals een groot potentieel als anodemateriaal in lithium-ionbatterijen.

Sinds het gebruik van de batterij, die een krachtige elektrische bron is voor draagbare elektrische apparaten, is uitgebreid naar een groot aantal nieuwe gebieden, zoals transport en opslag van elektrische energie, verbetering van het batterijvermogen en inspanningen om nieuwe elektrodematerialen te ontwikkelen zijn geëist. De algemene processen van nanosizing en geschikte oppervlaktemodificatie die nodig zijn voor het afstemmen van de batterij-eigenschap zijn gecompliceerd en kostenineffectief. Daarentegen, L -BIOX is een kosteneffectief en gemakkelijk te hanteren elektrodemateriaal, omdat de basisstructuur bestaat uit nanometrische deeltjes.

De laad-ontlaadeigenschappen van simple L -BIOX/Li-metaalcellen werden onderzocht bij stroomsnelheden van 33,3 mA/g (0,05C) en 666mA/g (1C) voor spanningen van 0 tot 3V gedurende 50 cycli (Fig. 2). In aanvulling, elektronische en structurele veranderingen werden microscopisch geanalyseerd door TEM/STEM/EELS en ⁵⁷ Fe Mӧssbauer-spectroscopie.

Resultaten toonden aan dat L -BIOX vertoonde een hoog potentieel als Fe ³⁺ /Fe ⁰ conversie anode materiaal. De capaciteit was aanzienlijk hoger dan die van conventionele koolstofmaterialen. Opmerkelijk, de aanwezigheid van kleine componenten van Si en P in het origineel L -BIOX nanometrische deeltjes resulteerden in een specifieke en goed gedefinieerde elektrode-architectuur. Omdat op Fe gebaseerd elektrochemisch centrum is ingebed in op Si / P gebaseerde amorfe textuur, een ongewenste coagulatie van op Fe gebaseerd centrum wordt voorkomen.

Takada en collega's stelden een unieke benadering voor om nieuwe elektrodematerialen voor Li-ionbatterijen te ontwikkelen. Dit is een voorbeeld dat aantoont dat de ijzeroxiden van bacteriële oorsprong een onontgonnen grens zijn in de vastestofchemie en materiaalwetenschap.