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rapporti - Deliverable

Riproducibilità e ottimizzazione del processo di sintesi del materiale catodico NMO

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Riproducibilità e ottimizzazione del processo di sintesi del materiale catodico NMO

Il rapporto riassume lo studio e messa a punto dei parametri di sintesi di quantitativi consistenti (qualche grammo) del materiale catodico Na0.44MnO2 (NMO) per batterie agli ioni sodio (NIB). È stata individuata la morfologia corretta, in modo da ottimizzare le prestazioni elettrochimiche. In particolare, si sono analizzate tutte le fasi di sintesi: dalla formazione del sol-gel al trattamento termico post calcinazione, rendendo tutti i passaggi automatici, compresa la macinazione dopo calcinazione.

La ricerca in RSE sulle batterie agli ioni sodio (NIB) prevede lo studio dei materiali attivi degli elettrodi, catodo ed anodo, in modo da realizzare una batteria completa.

In particolare, in questo lavoro si descrive la messa a punto della sintesi del materiale catodico Na0.44MnO2 (NMO).

In precedenza si erano studiate le modalità di sintesi con lo scopo di ottenere una fase pura di materiale attivo. Tuttavia, le prime caratterizzazioni elettrochimiche e, soprattutto, l’aumento di quantitativo di materiale sintetizzato, avevano messo in evidenza che la morfologia del materiale finale influiva in modo considerevole sulle prestazioni elettrochimiche.

In questo rapporto si descrivono le attività di analisi dei vari passaggi della sintesi in modo da ottenere la morfologia corretta. Si è dapprima individuata la morfologia, costituita da barrette a base prismatica di lunghezza limitata a qualche micron, poi si sono messi a punto i vari parametri di sintesi, soprattutto quelli della fase di trattamento ad alta temperatura: velocità di riscaldamento, tempo in condizioni isotermiche e velocità di raffreddamento. Le prove di riproducibilità del processo hanno poi messo in evidenza che la macinazione manuale del materiale, passaggio eseguito tra la calcinazione ed il trattamento termico, influiva anch’esso sulla morfologia finale. Si è quindi automatizzato questo passaggio, utilizzando un mulino, e si sono messi a punto i vari parametri di macinazione: rapporto quantità del materiale/sfere, velocità e tempi di rotazione.

Infine, si sono condotte prove di ciclazione di lungo termine su un campione con morfologia corretta e si è confermato che questo materiale non è stabile per lungo tempo. Si prevede quindi di sintetizzare materiali di seconda generazione, drogando NMO con altri elementi che ne stabilizzino la struttura e possibilmente ne aumentino il potenziale di lavoro.

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