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pubblicazioni - Articolo ISI

Charging processes of Na4Mn9O18 electrode in aqueous electrolyte

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Charging processes of Na4Mn9O18 electrode in aqueous electrolyte

Sono state eseguiti studi elettrochimici dettagliati su elettrodi di Na4Mn9O18, NMO in un elettrolita acquoso con voltammetria ciclica (CV) in un ampio intervallo di velocità di polarizzazione. L’analisi di CV ha rivelato una alta sensibilità al processo di inserimento di ioni Na e la conseguente variabilità fenomenologica della risposta dell’elettrodo. Inoltre, abbiamo ideato un protocollo di misure EIS per determinare il contributo di ingresso degli ioni da quello capacitivo.

Recenti sviluppi nello stoccaggio elettrochimico dell’energia, si è verificato un ritrovato interesse per gli elettroliti acquosi; l’avvento di sistemi non convenzionali e lo sviluppo di nanostrutture e/o materiali ibridi, richiede una attenta analisi dei processi di carica. Questo problema è stato affrontato con un ossido di manganese e sodio (Na4Mn9O18, NMO) come materiale elettrodico operante in ambiente acquoso. Il processo di carica è stato esaminato con la voltammetria ciclica in un ampio intervallo di velocità di polarizzazione (ν) e le misure di impedenza analizzate con l’uso di un circuito equivalente per modellizzare la risposta dell’elettrodo.

 

La voltammetria mostra che con l’aumento di ν, il processo di carica è definito da un sistema all’equilibrio per ν≤0.1 mVs–1 mentre il processo è a regime di diffusione controllata sovrapposto alla carica capacitativi per ν≥0.2 mVs–1; per velocità più elevate (ν>2 mVs–1) si verifica un trasporto controllo ohmico misto. L’analisi dell’impedenza permette di discriminare il carattere variabile dello stoccaggio della carica, rivelando la dominanza della bassa frequenza dell’inserimento faradico e il contributo crescente della carica pseudocapacitativa e carica del doppio strato ad alta frequenza. Abbiamo verificato che la deconvoluzione della frequenza dei meccanismi di carica ottenuti da questa analisi è in accordo con l’analisi CV. Per ulteriori chiarimenti in particolare sull’analisi di cui sopra, e come aspetto rilevante del comportamento NMO in generale, abbiamo valutato il coefficiente di diffusione chimica dello ione Na in funzione del potenziale.

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