Lo sviluppo di sistemi di accumulo adatti a varie applicazioni (ad elevata potenza oppure energia, per applicazioni stazionarie o mobili) a costi contenuti e su scala industriale, è indispensabile per rendere realmente efficace la penetrazione delle fonti di energia rinnovabili non programmabili nel sistema energetico nazionale.

Le indiscusse potenzialità delle batterie a ioni litio (LIB) si scontrano con la limitata abbondanza naturale di alcuni elementi coinvolti nella produzione di questa tipologia di accumulatori (es: Li e Co). La possibilità di sviluppare batterie di tipo analogo a base di ioni Sodio (NIB), e/o sfruttare le potenzialità dei sistemi ibridi (tra pseudo capacitori e batterie) permetterebbe un’industrializzazione dei sistemi di accumulo a costi contenuti. Prendendo spunto dal prototipo di dispositivo ibrido (NIBPseudo- capacitore) proposto dall’Università di Tokio [1], in questo primo anno, l’attività ha riguardato la realizzazione e lo studio di materiali per la componente anodica di questi accumulatori. Nello specifico, i materiali testati, detti MXeni (sistemi 2D similari al grafene), sono realizzati trattando chimicamente (esfoliazione) carburi e nitruri ternari di metalli (es: Al, Ti, etc) appartenenti alla famiglia delle MAX-phases. La struttura lamellare dei MXeni favorisce l’intercalazione di Na⁺, su un esteso intervallo di velocità di carica-ricarica.

A livello teorico, è stata svolta un’analisi dei materiali per i dispositivi di accumulo elettrochimico a base di ioni, LIB e NIB. La possibilità di integrare tra loro le potenzialità di questi dispositivi con quelle dei super-capacitori apre interessanti orizzonti nello sviluppo di sistemi ibridi con eccellenti prestazioni. Per quanto riguarda le attività sperimentali, presso l’Università di Delft (NL) sono stati messi a punto metodi per la sinterizzazione mediante la tecnica di Spark Plasma Sintering (SPS) per due formulazioni di MAX-phases: Ti₂AlC e Ti₃AlC₂. Per la sintesi di entrambi questi materiali sono stati ottimizzati i parametri di processo. Oltre a questa attività di produzione delle MAX-phases, RSE ha avviato studi preliminari di macinazione meccanica ed esfoliazione chimica degli stessi campioni al fine di produrre polvere di MXeni. Al termine delle attività sono state ottenute polveri di Ti₂C completamente esfoliate da testare come materiali elettrodici nella prossima annualità.