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rapporti - Deliverable

Studi computazionali di materiali elettrodici per batterie a ioni sodio

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Studi computazionali di materiali elettrodici per batterie a ioni sodio

In questo rapporto sono presentati i risultati di uno studio computazionale su materiali anodici tipo MXeni e materiali catodici tipo polianionici per batterie ioni sodio. In particolare, sono stati investigati: la funzionalizzazione del materiale anodico, l’interazione con gli ioni sodio, la sostituzione del 10% di V con Ni nel composto Na3V2(PO4)2F3 (NVPF) .
Nella seconda parte del rapporto viene illustrato lo sviluppo del nuovo programma “CryStIE” che permette l’integrazione dei dati computazionali e sperimentali per lo studio di dinamica molecolare di materiali inorganici.

In questo rapporto sono indicati i risultati delle indagini computazionali su materiali anodici e catodici per batterie sodio ione. In particolare, i materiali indagati sono i MXeni e due catodi contenenti il gruppo fosfato, noto per la capacità di aumentare la stabilità termica e chimica rispetto a materiali catodici a base di ossidi. Per quanto riguarda i MXeni, studiati in RSE come materiali attivi per anodi in batterie a ioni sodio, si è proceduto a: i) studiare l’effetto di ulteriori gruppi chimici (es: zolfo) in grado di funzionalizzare le superfici delle lamelle dei MXeni stessi, confrontandone i risultati con quando già condotto nella precedente LA; ii) investigare energie di processo associate all’intercalazione e diffusione degli ioni sodio all’interno della struttura dei MXeni Ti3C2-Tx. Per i materiali catodici si è investigata anche la sostituzione del 10% di V con Ni nel Na3V2(PO4)2F3.
Particolare rilievo assume la seconda parte del rapporto che illustra un nuovo ambiente software multipiattaforma con interfaccia utente grafica dedicata allo studio dei cristalli: “CryStIE”.
CryStIE è stato creato per integrare le funzioni di analisi e visualizzazione di dati sperimentali e computazionali. La creazione di questo ambiente software scaturisce dalla crescente necessità nell’ambito della ricerca sui materiali per l’energia, di poter disporre di uno strumento che consenta un approccio combinato computazionale-sperimentale. Attualmente, per uno studio integrato è necessario utilizzare un numero crescente di pacchetti applicativi diversi con formati di dati non sempre compatibili tra loro e non sempre disponibili su tutte le piattaforme.
L’obiettivo generale del progetto è quello di mettere a disposizione uno strumento software in grado di gestire i principali formati di dati utilizzati nell’ambito della scienza dei materiali, in particolare per lo studio delle strutture cristalline, integrando le funzioni di analisi fondamentali al suo interno e, per le funzioni più complesse, mettendo in collegamento tra loro i diversi strumenti software esistenti, consentendo all’utente di creare e gestire i relativi file di input/output.
In questa prima fase del progetto si è esplorata la possibilità di sviluppare tale ambiente, identificando gli strumenti software e le librerie fondamentali necessarie per tale sviluppo, e di creare un’architettura di base dell’ambiente, con un approccio di tipo modulare in cui si possano successivamente inserire in modo relativamente semplice nuove funzionalità. Il secondo scopo nella realizzazione di CryStIE è stata la creazione di un applicativo che possa essere eseguito sulle tre principali piattaforme (Windows, Linux e macOS), previa opportuna installazione, senza ulteriori interventi sul codice.

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