Materiali elettrodici ed elettrolitici ad alte prestazioni per lo sviluppo di una nuova generazione di accumulatori di energia
La crescente necessità di rinnovamento energetico richiede l'utilizzo di fonti di energia pulita e di adeguati sistemi di accumulo sostenibili per la sua conservazione. Oggigiorno, le batterie agli ioni di litio rappresentano i dispositivi più efficienti per lo stoccaggio elettrochimico di energia date le loro caratteristiche uniche, quali elevata energia specifica, alta efficienza e durata. Tuttavia, il pieno utilizzo di tale sistema di accumulo richiede una chimica innovativa per entrambi gli elettrodi, positivo e negativo, nonché nuovi componenti elettrolitici. Il presente progetto di ricerca verte sullo sviluppo di batterie al litio con nuovi componenti elettrodici, caratterizzati da maggiore densità di energia, esteso ciclo di vita e maggiore capacità specifica. Lo scopo del progetto è dunque la ricerca di nuovi materiali anodici ad elevate prestazioni, come i materiali che reagiscono con il litio mediante un meccanismo di conversione (es. Fe2O3, CuO) ed il grafene, nonché di materiali catodici a basso impatto ambientale, adeguate caratteristiche elettrochimiche e basso costo, come quelli a struttura olivinica (es. LiFePO4, LiMnPO4). Parte della ricerca viene dedicata anche allo sviluppo di elettroliti innovativi caratterizzati da un alto contenuto di sicurezza come i liquidi ionici (ILs). Inoltre, vengono presi in considerazione accumulatori al litio ad altissima energia, detti di frontiera, basati sulla reazione di materiali quali lo zolfo e l’ossigeno in dispositivi di nuova generazione.
Obiettivi
Sviluppo di materiali per accumulatori di energia di nuova generazione, come batterie litio-ione, litio-aria, litio-zolfo, sodio-ione e dispositivi con liquidi ionici e grafene. Sviluppo di batterie per autotrazione elettrica, dispositivi elettronici ed accumulo di energia da impianti fotovoltaici.
Strumentazione e Metodi
Camere ad atmosfera controllata inerte (Ar Glove Box), Ciclatori Galvanostatici Multicanale ad alte prestazioni, Spettroscopia di Impedenza Elettrochimica (EIS), Voltammetria Ciclica (CV), Microscopia Elettronica a Scansione (SEM), Microscopia Elettronica a trasmissione (TEM), Diffrattometro ai raggi X (XRD), Spettroscopia fotoelettronica a raggi X (XPS), Spettroscopia di risonanza magnetica nucleare (NMR).
Discipline coinvolte
Elettrochimica; Scienza dei materiali; Energia sostenibile.
Gruppo di lavoro
- Jusef Hassoun
Collaborazioni
- Istituto Italiano di Tecnologia (IIT, Genova)
- Consorzio Interuniversitario Nazionale per la Scienza e Tecnologia dei Materiali (INSTM)
- Prof. Yoichi Tominaga (Tokyo University of Agriculture and Technology (TUAT), Tokyo, Japan)
- Prof. Julián Morales (University of Cordoba, Cordoba, Spain)
- Prof. Álvaro Caballero (University of Cordoba, Cordoba, Spain)
- Prof. Enrique Rodríguez-Castellón (University of Malaga, Malaga, Spain)
- Dr. Yuichi Aihara (Samsung R&D Institute Japan, Osaka, Japan)
- Dr. Paul Shearing (University College of London, UCL, London, UK)
- Prof. S. Passerini (Helmholtz Institute, Ulm, Germany)
- Prof. Y.-K. Sun (Hanyang University, Seoul, South Korea)
- Prof. S. Greenbaum (Hunter College of CUNY, NY, USA)
- Prof. J. Garche (University of Ulm, Ulm, Germany)
