محققان ژاپنی با استفاده از نانوساختار تولید شده توسط یک باکتری، موفق به ساخت الکترودی برای باتری‌های یون لیتیم شدند. این نانوساختار ترکیبی از نانوذرات آهن، فسفر و سیلیس است.
ساخت آند باتری یون لیتیم با نانوکامپوزیت تولید شده توسط باکتری
لپتوتریکس اوکراسیا (Leptothrix ochracea) یک گونه از باکتری‌های اکسیدکننده آهن است که در هیدروفسفات‌های طبیعی وجود دارد. این باکتری که در همه جای زمین یافت می‌شود، می‌تواند ذرات اکسید آهن آمورف مبتنی برFe3+ تولید کند. این ذرات ۳ نانومتر قطر داشته و نسبت عناصر آهن، سیلیس و فسفر در آن به ترتیب ۷۳،۲۲ و۵ است. این نانوساختارها خودآرایی داده و به‌صورت غلافی میکرولوله‌ای به نام ال‌بیوکس (L-BIOX) در آمده و در دیواره سلول باکتری قرار می‌گیرند. قطر این لوله‌ها یک میکرون و طول آن ۲ میلی‌متر است. پیش از این، این غلاف سلولی به‌عنوان ماده‌ای بی‌مصرف شناخته می‌شد. اما جان تاکادا و همکارانش از دانشگاه اوکیاما نشان دادند که این نانوساختار می‌تواند کاربردهای صنعتی داشته باشد. این گروه تحقیقاتی در پژوهش خود از این ترکیب به‌عنوان آند باتری یون لیتیم استفاده کردند.
باتری‌ها از منابع اصلی تأمین کننده‌ی انرژی ادوات الکترونیکی هستند به‌طوری که از آن‌ها در طیف وسیعی از تجهیزات نظیر خودروهای برقی و ادوات قابل حمل الکترونیکی استفاده می‌شود. به همین دلیل تحقیقات گسترده‌ای برای بهبود کارایی باتری در جهان انجام می‌شود. یکی از حوزه‌های اصلی در توسعه باتری‌ها، ساخت الکترودهایی با کارایی بالا است. فرآیند ایجاد نانوساختارها یا اصلاح سطحی الکترودها بسیار پیچیده و پر هزینه است. به همین دلیل محققان استفاده از این نانوساختارهای کامپوزیتی طبیعی را پیشنهاد کردند.
آزمایش‌های متعددی روی خواص شارژ/دشارژ در الکترود ساخته شده از ال‌بیوکس انجام شده که نشان می‌دهد نرخ جریان در آن ۳۳٫۳ میلی‌آمپر بر گرم (۰٫۰۵C) و ۶۶۶ میلی‌آمپر بر گرم (۱C) برای ولتاژهای صفر تا ۳ ولت بعد از ۵۰ بار شارژ/دشارژ، است. این گروه تحقیقاتی با استفاده از میکروسکوپ الکترونی، عبور ساختار میکروسکوپی و همچنین با استفاده از دستگاه موزبائر خواص الکترونیکی این الکترود را مورد بررسی قرار دادند.
نتایج نشان می‌دهد که ظرفیت باتری ساخته شده از این الکترود بیشتر از باتری‌های حاوی مواد کربنی است. همچنین به دلیل محاط شدن ذرات آهن در میان ساختار آمورف Si/P، تجمع ناخواسته و نامطلوب آهن در این الکترودها مشاهده نمی‌شود.
