Ricerca di Sistema Elettrico. Ricerca di materiali anodici avanzati per celle a litio e preparazione di celle da laboratorio

Nell’ambito del suddetto progetto l’Università di Camerino è incaricata della ricerca, preparazione e caratterizzazione elettrochimica di materiali anodici per celle a litio ione finalizzata all’assemblaggio di celle complete. Il presente rapporto è suddiviso in quattro sezioni. 1a Sezione Nella prima sezione sono presentati e discussi i risultati ottenuti dai test elettrochimici effettuati su anodi di grafite KS-15 ossidata, modificati con all’aggiunta di nanoparticelle di rame metallico. In questa stessa sezione è inoltre descritta la preparazione delle particelle di rame e la loro caratterizzazione morfologica e strutturale. La caratterizzazione elettrochimica è stata prevalentemente volta allo studio delle performance degli anodi a bassa temperatura. 2a Sezione In questa sezione viene descritta la procedura standard per la fabbricazione di anodi di grafite con un preciso target di capacità reversibile ed irreversibile. Gli anodi sono stati preparati a partire da una miscela di due grafiti prodotte dall’azienda svizzera Timcal, ovvero SLP-30 e KS-4 la quale quest’ultima è stata sottoposta a trattamento termico ossidativo prima dell’impiego. La composizione degli anodi presi in esame ha visto la totale assenza di carbon Super P con conseguente innalzamento della percentuale di materiale attivo al 92%. L’assenza di carbon Super P ha reso possibile un decremento della capacità irreversibile al 1° ciclo di circa il 50% rispetto alle formulazioni anodiche riportate nella 1a Sezione. 3a Sezione Nella 3a sezione viene descritta la procedura di fabbricazione e caratterizzazione elettrochimica di anodi di grafite con target di capacità reversibile compreso tra 1 ed 1.5 mAh cm-2. I risultati prodotti nella sezione 2a sono stati utilizzati per determinare a priori i parametri ai quali attenersi per procedere con la fabbricazione dei layers anodici. La formulazione degli elettrodi oggetto di studio in questa sezione differisce da quella riportata nella sezione 2a nelle percentuali di grafite KS-4 ossidata e PVdF utilizzate. La percentuale in peso della grafite KS-4 ossidata è stata abbassata dal 12.5% al 5% in modo da minimizzare la perdita di capacità al primo ciclo, mentre la percentuale di binder è stata portata al 5%. In questa sezione inoltre si è voluto ulteriormente ottimizzare il processo di produzione degli elettrodi considerando la porosità degli elettrodi stessi. Questo parametro è stato poi ottimizzato per massimizzare le prestazioni degli anodi. 4a Sezione La 4a sezione descrive le prestazioni di batterie complete Grafite : LiFePO4* V2O3. Gli anodi sviluppati nella 2a Sezione dall’università di Camerino e i catodi fornitici dall’università di Bologna sono stati assemblati in celle a T con configurazione a 2 elettrodi e testati alla temperatura di 0°C secondo i Protocolli A, B e C forniti da ENEA. 5a Sezione Nell’ultima sezione vengono riportati i risultati ottenuti dallo studio di anodi di Li4Ti5O12. Lo studio, volto alla valutazione delle performance degli anodi ad alte velocità di carica e scarica, è stato effettuato su elettrodi di Li4Ti5O12 (Aldrich) e di elettrodi modificati di Li4Ti5O12 (Aldrich) drogati con nanoparticelle di rame. La sintesi delle nanoparticelle di rame è stata effettuata con la medesima procedura descritta nella 1a Sezione. L’efficacia delle particelle di rame nell’aumentare le prestazioni elettrochimiche è stata ulteriormente confermata dagli eccellenti risultati forniti in questa sezione.