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rapporti - Deliverable

Riproducibilità ed ottimizzazione del processo produttivo dei MXeni 312

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Riproducibilità ed ottimizzazione del processo produttivo dei MXeni 312

Il rapporto riassume gli studi di correlazione tra i parametri del processo per la preparazione di MXeni e le prestazioni elettrochimiche di questi materiali 2D, quando utilizzati quali anodi per batterie a ioni sodio. Dopo aver definito il grado di riproducibilità del processo, per comprendere come massimizzare le prestazioni di accumulo sono stati analizzati gli effetti sia della sintesi SPS delle MAXphase di origine che del processo di esfoliazione chimica con diversi acidi.

Questo rapporto riassume l’attività sperimentale condotta all’interno della linea di attività 1.4 del work package 1, finalizzata principalmente a: i) Definire il livello di riproducibilità raggiunto del processo messo a punto da RSE per la produzione di MXeni, tenendo conto anche della variabilità intrinseca delle tecniche di caratterizzazione elettrochimica e ii) studiare gli effetti indotti dai processi di sintesi SPS e di esfoliazione sulle proprietà elettrochimiche dei MXeni al fine di identificare possibili varianti innovative per massimizzarne le prestazioni di accumulo finali.

In merito al primo punto l’attività sperimentale è andata a consolidare quanto raggiunto nelle precedenti annualità al fine di poter implementare presso i laboratori RSE nei prossimi anni una produzione di MAXphase/MXeni sulla scala dei kg/giorno; condizione indispensabile per la produzione di batterie NIB con anodi a base di MXeni in formati superiori (pouch) a quello fin qui testato (a bottone). Circa il processo SPS di sintesi delle MAXPhase di origine, i principali oggetti di studio sono stati: i) la riproducibilità complessiva del processo, in modo da poter valutare, su base statisticamente significativa, l’influenza dei vari parametri di preparazione, ii) la correlazione tra parametri di processo (carico, pressione residua di argon in camera), qualità delle MAXPhase (purezza) e prestazioni elettrochimiche dei rispettivi MXeni, e iii) l’effetto di possibili variazioni a cui il processo SPS può essere soggetto (es: differenti fornitori di polveri, ecc).

Per quanto riguarda le attività svolte al fine di correlare i parametri dei processi di esfoliazione con le prestazioni di accumulo dei MXeni così ottenuti, si è: i) studiato l’effetto di trattamenti termici post esfoliazione in HF ii) condotto studi sulla riproducibilità del processo in HCl+NaF fino ad identificare dei parametri di processo in grado di restituire MXeni con prestazioni analoghe a quelle in HF iii) effettuato misure di NMR a stato solido per studiare come i processi di esfoliazione funzionalizzino le lamelle di MXene e, iv) testare una nuova tipologia di etching a base di NH4HF2

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