Questo rapporto riassume le attività sperimentali condotte per migliorare le prestazioni dei MXeni da impiegare come anodi per batterie a ioni sodio (NIB). Questo obiettivo è stato perseguito sia a livello di materiale di partenza (MAXPhase) che tramite nuovi processi chimici di esfoliazione e trattamenti postetching. È stata ottimizzata la sintesi mediate Spark Plasma Sintering della MAXPhase Ti₂AlC e della soluzione solida Ti₃Al_1-xSn_xC₂. Per entrambi i materiali le principali problematiche si sono riscontrate nella preparazione dei rispettivi MXeni mediante il processo di esfoliazione chimica.

Per quanto riguarda il miglioramento delle prestazioni elettrochimiche dei MXeni Ti₃C₂T_x, il cui processo di preparazione era stato oggetto di ottimizzazione nel corso della precedente annualità, si è proceduto a testare nuove soluzioni acide per la loro produzione a partire da Ti₃AlC₂. Inoltre, è stata testata una serie di processi post-esfoliazione in acido fluoridrico con l’intento di modificare la funzionalizzazione delle lamelle. I MXeni migliori sono stati ottenuti trattando termicamente a 500°C il Ti₃C₂T_x in cui precedentemente era stato infiltrato tra le lamelle uno specifico composto organico (Bromuro di cetiltrimetilammonio (CTAB)).

Sono state inoltre realizzate e caratterizzate monocelle NIB a base di MXeni, in cui il materiale catodico Na_0.44MnO₂ è quello di prima generazione sviluppato in RSE nella precedente annualità. I dispositivi NIB sono stati assemblati al fine di verificare l’effetto a livello elettrochimico di due principali parametri: la pre-sodiazione del MXene e il rapporto in peso tra materiali attivi nell’anodo e catodo. I prototipi NIB hanno fornito ottimi riscontri a livello di capacità specifica (≈105 mAh/g di MXene), di potenziale medio (tra 1.8 e 2.2V) e di stabilità nel tempo. Il rapporto in peso tra anodo è catodo è l’aspetto più critico da mettere a punto per massimizzare le prestazioni, anche in previsione di potenziali sviluppi industriali.