De duidelijke structurele en waterafstotende eigenschappen van gewoon riet worden al eeuwen door de mens gebruikt, bijvoorbeeld als bouwmateriaal en voor rieten daken. Hoe de micro- en nanogestructureerde silica-arrangementen die overvloedig aanwezig zijn in natuurlijke rietbladeren kunnen worden gebruikt voor het produceren van de anodematerialen in lithium-ionbatterijen, is onlangs onderzocht door Chinese en Duitse wetenschappers en is gepubliceerd in het tijdschrift Angewandte Chemie .

Nanoporeus silicium wordt door velen beschouwd als het anodemateriaal van de volgende generatie in lithium-ionbatterijen, omdat het het voordeel biedt van een veel hogere theoretische capaciteit en een lagere bedrijfsspanning dan de veelgebruikte grafietkoolstofmaterialen. De grote uitdaging, echter, is het vinden van een geschikte goedkope strategie om een ​​geschikt nanogestructureerd siliciummateriaal te gebruiken dat de grote volume-uitbreiding bij lithium-insertie zou compenseren. Yan Yu en haar collega's van het Max Planck Institute for Solid State Research hebben een echt andere benadering onderzocht dan de uitgebreide fysische of chemische behandelingen van dure siliciumprecursoren. de Universiteit van Wetenschap en Technologie van China, en de Zuid-Chinese Universiteit voor Technologie.

De wetenschappers stelden zich voor dat de hiërarchische architectuur van het silica dat al aanwezig is in de bladeren van gewone rietplanten, gemakkelijk kan veranderen in de micro- en nanoporeuze siliciumarchitectuur die nodig is voor lithium-ionbatterijmaterialen. "Rietbladeren vertonen goed gedefinieerde bladachtige 3D hiërarchische microstructuren, " merken ze op, "die kan worden omgezet in de 3D zeer poreuze hiërarchische siliciumarchitecturen door magnesiothermische reductie." Deze magnesiothermische reductie werd ook gecombineerd met een eenvoudige koolstofcoatingstap om uiteindelijk een anodisch materiaal te verkrijgen met een hoge specifieke capaciteit, zeer goed tarief vermogen, en fietsstabiliteit, net zoals vereist is in geavanceerde lithium-ionbatterijen.

Wat hier bijzonder interessant is, is dat de topologische architectuur van de oorspronkelijke silicaten in de rietbladeren buitengewoon goed bewaard is gebleven tijdens de toegepaste chemische en fysische behandelingsstappen. Na de reiniging van de droge rietbladeren, de driedimensionale structuur krimpt alleen maar, maar behoudt zijn mesoporeuze netwerk. Het verandert zelfs niet tijdens de reductie tot het uiteindelijke verkoolde siliciumnetwerk. Deze robuustheid in structuurbehoud maakt rietplanten, die als grote monoculturen groeien in de wetlands van gematigde streken, bijzonder geschikt als nieuwe, duurzame grondstof voor batterijmaterialen.