Questo rapporto riassume i risultati in merito all’attività di sviluppo di materiali compositi a base di MAXPhase o MXeni e nanoparticelle di elementi in grado di manifestare processi di alligazione con il sodio. L’obiettivo è quello di validare dei potenziali approcci sintetici per la preparazione di anodi per batterie a ioni sodio (SIB) con prestazioni superiori rispetto a quelle ottenute nel corso del triennio RdS.
Con questa finalità sono state sintetizzate e testate 3 classi di materiali: i) compositi a base di MAXPhase Ti3Al1-xSnxC2 con Sn<70%, esposti a trattamenti termici in diverse atmosfere (Aria, Argon, Zolfo) al fine di indurre la nano-strutturazione dell’ossido di Sn sulla superficie; ii) nanocompositi formati sfruttando la deposizione di particelle di antimonio sulla superficie di MXeni esfoliati; iii) nanocompositi a base di MXene ottenuti depositando sulla loro superficie nanoparticelle di ossido di stagno, replicando il punto precedente. La prima classe di materiali ha restituito risultati ottimi a livello di un generale miglioramento delle prestazioni elettrochimiche delle MAXPhase nanostrutturate rispetto al solo MXene Ti3C2 usato come riferimento. Questa nuova classe di materiali, che sfrutta direttamente la MAXPhase e che mediante trattamenti termici semplici garantisce buone prestazioni di accumulo, si candida come valida alternativa ai MXeni ed al loro complesso processo di produzione estremamente critico per un trasferimento su larga scala.
Risultati interessanti sono stati ottenuti per i nano-compositi a base di MXene e antimonio. Purtroppo, alle buone prestazioni di accumulo si contrappone una scarsa stabilità nel tempo del composito che non ne permette un impiego diretto in SIB. Ancora più modesti sono stati i risultati per i compositi MXene/ossido di Sn.

A queste attività di validazione dei materiali anodici è stata associata un’attività di preparazione e testing di celle complete SIB ottenute incrociando i migliori materiali anodici e catodici sviluppati da RSE nel corso di questo triennio. La sperimentazione ha restituito risultati anche superiori agli obiettivi posti, confermando la qualità dell’attività di sviluppo di materiali fin qui condotta su scala di laboratorio in merito a questi dispositivi di accumulo elettrochimico.