Electrochemical behavior of a composite material containing 3D-structured diatom biosilica - Publikacja - MOST Wiedzy


Electrochemical behavior of a composite material containing 3D-structured diatom biosilica


3D-structured diatom biosilica mixed with conducting carbon black was investigated as an active electrode material for lithium-ion batteries. Diatom biosilica was obtained by cultivation of the selected diatom species under laboratory conditions. Several instrumental techniques (XRD, FTIR, Raman, SEM-EDX, TGA) were used to characterize the physicochemical properties of applied biosilica. It was evidenced that the prepared new composite material has a significant impact on the electrochemical properties of the electrode. The ratio 1:1 of biosilica and carbon black exhibited a specific capacity of 400 ± 9 mAh/g over 90 cycles. Such a ratio ensured proper electric contact between biosilica particles. The specificity of the faradaic process suggests that biosilica-based electrodes might be suitable in large-scale energy storage applications.


  • 2 0


  • 2 1

    Web of Science

  • 1 9


Cytuj jako

Pełna treść

pobierz publikację
pobrano 26 razy
Wersja publikacji
Accepted albo Published Version
Creative Commons: CC-BY-NC-ND otwiera się w nowej karcie

Słowa kluczowe

Informacje szczegółowe

Publikacja w czasopiśmie
artykuły w czasopismach
Opublikowano w:
Algal Research-Biomass Biofuels and Bioproducts nr 41, strony 1 - 6,
ISSN: 2211-9264
Rok wydania:
Opis bibliograficzny:
Nowak A., Sprynskyy M., Brzozowska W., Lisowska-Oleksiak A.: Electrochemical behavior of a composite material containing 3D-structured diatom biosilica// Algal Research-Biomass Biofuels and Bioproducts -Vol. 41, (2019), s.1-6
Cyfrowy identyfikator dokumentu elektronicznego (otwiera się w nowej karcie) 10.1016/j.algal.2019.101538
Bibliografia: test
  1. S. Solomon, G.-K. Plattner, R. Knutti, P. Friedlingstein, P. Natl, Acad. Sci. USA 106 (2009) 1704-1709. otwiera się w nowej karcie
  2. M. Wakihara, Y. Yamamoto, O. Yamamoto, Lithium Ion Batteries Fundamentals, and Performance, Kodansha, Willey-VCH, Tokyo, 1998. otwiera się w nowej karcie
  3. R.A. Huggins, Lithium alloy negative electrodes, J. Power Sources 81-82 (1999) 13-19. otwiera się w nowej karcie
  4. J.-M. Tarascon, M. Armand, Issues and challenges facing rechargeable lithium batteries, Nature 414 (2001) 359-367. otwiera się w nowej karcie
  5. R. Yazami, Ph. Touzain, A reversible graphite-lithium negative electrode for elec- trochemical generators, J. Power Sources 9 (1983) 365-371. otwiera się w nowej karcie
  6. T. Nagaura, K. Tozawa, Lithium ion rechargeable battery, Prog. Batteries Solar Cells 9 (1990) 209-217.
  7. E. Peled, The electrochemical behavior of alkali and alkaline earth metals in non- aqueous battery systems-the solid electrolyte interphase model, J. Electrochem. Soc. 126 (1979) 2047-2051. otwiera się w nowej karcie
  8. A.P. Nowak, Composites of tin oxide and different carbonaceous materials as ne- gative electrodes in lithium-ion batteries, J. Solid State Electrochem., DOI: https:// doi.org/10.1007/s10008-018-3942-y. otwiera się w nowej karcie
  9. Q. Sun, B. Zhang, Z.-W. Fu, Lithium electrochemistry of SiO 2 thin film electrode for lithium-ion batteries, Appl. Surf. Sci. 254 (2008) 3774-3779. otwiera się w nowej karcie
  10. N. Yan, F. Wang, H. Zhong, Y. Li, Y. Wang, L. Hu, Q. Chen, Hollow porous SiO 2 nanocubes towards high-performance anodes for lithium-ion batteries, Sci. Rep. 3 (2013) 1568-1574. otwiera się w nowej karcie
  11. A.F. Rogers, Natural history of the silica minerals, Am. Mineral. 13 (1928) 73-92.
  12. Z. Favors, W. Wang, H.H. Bay, Z. Mutlu, K. Ahmed, C. Liu, M. Ozkan, C.S. Ozkan, Scalable synthesis of nano-silicon from beach sand for long cycle life Li-ion bat- teries, Sci. Rep. 4 (5623) (2014) 1-6. otwiera się w nowej karcie
  13. M.-S. Wang, Z.-Q. Wang, R. Jia, Y. Yang, F.-Y. Zhu, Z.-L. Yang, Y. Huang, X. Li, W. Xu, Facile electrostatic self-assembly of silicon/reduced graphene oxide porous composite by silica assist as high performance anode for Li-ion battery, Appl. Surf. Sci. 456 (2018) 379-389. otwiera się w nowej karcie
  14. B. Wicikowska, A.P. Nowak, Konrad Trzciński, A. Lisowska-Oleksiak, Electrochemical activity of electrode material consisting of porous copper and silica aerogel, Procedia Engineer 98 (2014) 42-45. otwiera się w nowej karcie
  15. A.S. Aricò, P. Bruce, B. Scrosati, J.-M. Tarascon, W. van Schalkwijk, Nanostructured materials for advanced energy conversion and storage devices, Nat. Mater. 4 (2005) 366-377. otwiera się w nowej karcie
  16. S.C. Nagpure, B. Bhushan, Nanomaterials for electrical energy storage devices, in: B. Bhushan (Ed.), Encyclopedia of Nanotechnology, Springer, Dordrecht, 2016. otwiera się w nowej karcie
  17. X.W. Sun, Y.X. Zhang, D. Losic, Diatom silica, an emerging biomaterial for energy conversion and storage, J. Mater. Chem. A 5 (2017) 8847-8859. otwiera się w nowej karcie
  18. M. Cegłowska, A. Toruńska-Sitarz, G. Kowalewska, H. Mazur-Marzec, Specific and genetic markers revealed a thousands-year presence of toxic Nodularia spumigena in the Baltic Sea, Mar. Drugs 16 (2018) 1-11, https://doi.org/10.3390/ md16040116 (116). otwiera się w nowej karcie
  19. T. Jóźwiak, H. Mazur-Marzec, M. Pliński, Cyanobacterial blooms in the Gulf of Gdańsk (southern Baltic): the main effect of eutrophication, Oceanol. Hydrobiol. St. 37 (2008) 115-121. otwiera się w nowej karcie
  20. M. De Stefano, L. De Stefano, Nanostructures in diatom frustules: functional mor- phology of valvocopulae in Cocconeidacean monoraphid taxa, J. Nanosci. Nanotechnol. 5 (2005) 15-24. otwiera się w nowej karcie
  21. M. Wysokowski, T. Jesionowski, H. Ehrlich, Biosilica as a source for inspiration in biological materials science, Am. Mineral. 103 (2018) 665-691. otwiera się w nowej karcie
  22. M. Gross, The mysterious of the diatoms, Curr. Biol. 22 (2012) R581-R585. otwiera się w nowej karcie
  23. E. De Tommasi, J. Gielis, A. Rogato, Diatom frustule morphogenesis and function: a multidisciplinary survey, Mar. Genom. 35 (2017) 1-18. otwiera się w nowej karcie
  24. A. Lisowska-Oleksiak, A.P. Nowak, B. Wicikowska, Aquatic biomass containing porous silica as an anode for lithium ion batteries, RSC Adv. 4 (2014) 40439-40443. otwiera się w nowej karcie
  25. J. Entwistle, A. Rennie, S. Patwardhan, A review of magnesiothermic reduction of silica to porous silicon for lithium-ion battery applications and beyond, J. Mater. Chem. A 6 (2018) 18344-18356. otwiera się w nowej karcie
  26. J. Rüger, N. Unger, I.W. Schie, E. Brunner, J. Popp, C. Kraff, Assessment of growth phases of the diatom Ditylum brightwellii by FT-IR and Raman spectroscopy, Algal Res. 19 (2016) 246-252. otwiera się w nowej karcie
  27. A. Ozkan, G.L. Rorrer, Effects of CO 2 delivery on fatty acid and chitin nanofiber production during photobioreactor cultivation of the marine diatom Cyclotella sp, Algal Res. 26 (2017) 422-430. otwiera się w nowej karcie
  28. N. Pytlik, J. Kaden, M. Finger, J. Naumann, S. Wanke, S. Machill, E. Brunner, Biological synthesis of gold nanoparticles by the diatom Stephanopyxis turris and in vivo SERS analyses, Algal Res. 28 (2017) 9-15. otwiera się w nowej karcie
  29. J. Seckbach, P. Kociolek, The Diatom World, Springer, Netherlands, 2011. otwiera się w nowej karcie
  30. N.I. Vazquez, Z. Gonzalez, B. Ferrari, Y. Castro, Synthesis of mesoporous silica nanoparticles by sol-gel as nanocontainer for future drug delivery applications, Bol. Soc. Esp. Ceram. V 56 (2017) 139-145. otwiera się w nowej karcie
  31. I. Rea, M. Terracciano, S. Chandrasekaran, N. Voelcker, P. Dardano, N.M. Martucci, A. Lamberti, L. De Stefano, Bioengineered silicon diatoms: adding photonic features to a nanostructured semiconductive material for biomolecular sensing, Nanoscale Res. Lett. 11 (1-9) (2016) 405. otwiera się w nowej karcie
  32. I. Rea, M. Terracciano, L. De Stefano, Synthetic vs natural: diatom bioderived porous materials for next generation of healthcare nanodevices, Adv. Healthcare Mater. 6 (1601125) (2017) 1-12. otwiera się w nowej karcie
  33. M, Terracciano, L. De Stefano, I. Rea, Diatoms green nanotechnology for biosilica- based drug delivery systems, Pharmaceutics, 10 (2018) 242(1-15).
  34. L. De Stefano, M. De Stefano, E. De Tommasi, I. Rea, I. Rendina, A natural source of porous biosilica for nanotech applications: the diatoms microalgae, Phys. Status Solidi C 8 (2011) 1820-1825. otwiera się w nowej karcie
  35. M. Pannico, I. Rea, S. Chandrasekaran, P. Musto, N.H. Voelcker, L. De Stefano, Electroless gold-modified diatoms as surface-enhanced Raman scattering supports, Nanoscale Res. Lett. 11 (1-6) (2016) 315. otwiera się w nowej karcie
  36. L. De Stefano, P. Maddalena, L. Moretti, I. Rea, I. Rendina, E. De Tommasi, V. Mocella, M. De Stefano, Nano-biosilica from marine diatoms: a brand new ma- terial for photonic applications, Superlattice. Microst. 46 (2009) 84-89. otwiera się w nowej karcie
  37. R. Yuvakkumar, V. Elango, V. Rajendran, N. Kannan, High-purity nano silica powder from rice husk using a simple chemical method, J. Exp. Nanosci. 9 (2014) 272-281. otwiera się w nowej karcie
  38. W.-S. Chang, C.-M. Park, J.-H. Kim, Y.-U. Kim, G. Jeong, H.-J. Sohn, Quartz (SiO 2 ): a new energy storage anode material for Li-ion batteries, Energy Environ. Sci. 5 (2012) 6895-6899. otwiera się w nowej karcie
  39. J.P. Palma-Barrera, E. Sanchez-Ramírez, C. Ramírez-Marquez, J.A. Cervantes- Jauregui, J.G. Segovia-Hernandez, Reactive distillation column design for tetra- ethoxysilane (TEOS) production. Part II: dynamic properties and inherent safety, Ind. Eng. Chem. Res. 58 (2019) 259-275. otwiera się w nowej karcie
  40. F. Fasaei, J.H. Bitter, P.M. Slegers, A.J.B. van Boxtel, Techno-economic evaluation of microalgae harvesting and dewatering systems, Algal Res. 31 (2018) 246-252. otwiera się w nowej karcie
  41. J.M. Elzea, S.B. Rice, TEM and X-ray diffraction evidence for cristobalite and tri- dymite stacking sequences in opal, Clay Clay Miner. 44 (1996) 492-500. otwiera się w nowej karcie
  42. J. Eckert, O. Gourdon, D.E. Jacob, C. Meral, P.J.M. Monteir, S.C. Vogel, R. Wirth, H.-R. Wenk, Ordering of water in opals with different microstructures, Eur. J. Mineral. 27 (2015) 203-213. otwiera się w nowej karcie
  43. M. Sprynskyy, P. Pomastowski, M. Hornowska, A. Król, K. Rafińska, B. Buszewski, Naturally organic functionalized 3D biosilica from diatom microalgae, Mater. Des. 132 (2017) 22-29. otwiera się w nowej karcie
  44. V.C. Farmer, The Infrared Spectra of Minerals, Mineralogical Society, London, UK, 1974.
  45. M. Hernández-Ortiz, G. Hernández-Padrón, R. Bernal, C. Cruz-Vázquez, V.M. Castaño, Nanocrystalline mimetic opals: synthesis and comparative char- acterization vs. natural stones, Int. J. Basic Appl. Sci. 4 (2015) 238-243. otwiera się w nowej karcie
  46. S. Music, N. Filipovic-Vincekovic, L. Sekovanic, Precipitation of amorphous SiO 2 particles and their properties, Brazilian J. Chem. Eng. 28 (2011) 89-94. otwiera się w nowej karcie
  47. W. Jiang, S. Luo, P. Liu, X. Deng, Y. Jing, C. Bai, J. Li, Purification of biosilica from living diatoms by a two-step acid cleaning and baking method, J. Appl. Phycol. 26 (2014) 1511-1518. otwiera się w nowej karcie
  48. A.P. Nowak, A. Lisowska-Oleksiak, K. Siuzdak, M. Sawczak, M. Gazda, J. Karczewski, G. Trykowski, Tin oxide nanoparticles from laser ablation en- capsulated in a carbonaceous matrix -a negative electrode in lithium-ion battery applications, RSC Adv. 5 (2015) 84321-84327. otwiera się w nowej karcie
  49. J. Yang, Y. Takeda, N. Imanishi, C. Capiglia, J.Y. Xie, O. Yamamoto, SiO x -based anodes for secondary lithium batteries, Solid State Ionics 152 (2002) 125-129. otwiera się w nowej karcie
  50. N. Ding, J. Xu, Y.X. Yao, G. Wegner, X. Fang, C.H. Chen, Determination of the diffusion coefficient of lithium ions in nano-Si, Solid State Ionics 180 (2009) 222-225. otwiera się w nowej karcie
  51. A. Ostadhossein, S.-Y. Kim, E.D. Cubuk, Y. Qi, A.C.T. van Duin, Atomic insight into the lithium storage and diffusion mechanism of SiO 2 /Al 2 O 3 electrodes of lithium ion batteries: ReaxFF reactive force field modeling, J. Physical Chem. A 120 (2016) 2114-2127. otwiera się w nowej karcie
  52. Y. Wang, K. Xie, X. Guo, W. Zhou, G. Song, S. Cheng, Mesoporous silica nano- particles as high performance anode materials for lithium-ion batteries, New J. Chem. 40 (2016) 8202-8205. otwiera się w nowej karcie
  53. H. Jung, B.C. Yeo, K.-R. Lee, S.S. Han, Atomistics of the lithiation of oxidized silicon (SiO x ) nanowires in reactive molecular dynamics simulations, PCCP 18 (2016) 32078-32086. otwiera się w nowej karcie
  54. D.A. Stevens, J.R. Dahn, The mechanisms of lithium and sodium insertion in carbon materials, J. Electrochem. Soci. 148 (2001) A803-A811. otwiera się w nowej karcie
  55. J. Vetter, P. Novak, M.R. Wagner, C. Veit, K.-C. Mller, J.O. Besenhard, M. Winter, M. Wohlfahrt-Mehrens, C. Vogler, A. Hammouche, Ageing mechanisms in lithium- ion batteries, J. Power Sources 147 (2005) 269-281. otwiera się w nowej karcie
  56. A.P. Nowak, et al. Algal Research 41 (2019) 101538 otwiera się w nowej karcie
Politechnika Gdańska

wyświetlono 72 razy

Publikacje, które mogą cię zainteresować

Meta Tagi