Il presente rapporto descrive la preparazione e la caratterizzazione elettrochimica di anodi che utilizzano TiO2 (ossido di titanio), selezionato nel corso del periodo di attività ottobre 2011 - settembre 2012, in qualità di materiale attivo. L’ossido di titanio, preparato per via elettrochimica nei laboratori ENEA, è stato confrontato con TiO2 preparato sia mediante tecnica laser (ENEA) che commerciale. Gli anodi, costituiti dal materiale attivo (TiO2), un conduttore elettronico (carbone) ed un opportuno legante polimerico (Teflon, PTFE), sono stati preparati mediante miscelazione dei componenti e successiva pressatura. Tale procedura ha consentito di ottenere elettrodi omogenei (in spessore e composizione) aventi proprietà meccaniche molto buone ed adeguata porosità (al fine di garantire sufficiente penetrazione dell’elettrolita liquido). Gli anodi a base di TiO2 sono stati caratterizzati in semi-celle Li/elettrolita liquido/Anodo in termini di capacità, cicli di vita ed efficienza coulombica a differenti regimi di corrente. I risultati ottenuti hanno mostrano che il materiale preparato per via elettrochimica esibisce le migliori prestazioni sia in termini di valore assoluto di capacità che ritenzione di capacità. La capacità nominale risulta pari a circa il 99% della capacità teorica (168 mA h g-1) mentre circa 125 mA h g-1 (> 74% capacità teorica) sono erogati anche a regimi medio-alti (C/2). Ad elevati regimi di corrente (> 1C) gli anodi presentano capacità apprezzabili (80 mA h g-1 e 60 mA h g-1 a 2C e 3C, rispettivamente). Pertanto circa il 36% della capacità erogata a C/10 (prossima a quella teorica) viene fornita a 3C ovvero ad una densità di corrente 30 volte superiore. Questo comportamento risulta appetibile per batterie in applicazioni alla rete elettrica che richiedono elevati valori sia di energia che potenza. Le attività svolte si riferiscono al periodo ottobre 2011–settembre 2012.

Ricerca e sviluppo di materiali e processi per la realizzazione di materiali anodici con prestazioni migliorate. Test elettrochimici su anodi compositi

Appetecchi, G.B.;Carewska, M.;Pozio, A.
2012-09

Abstract

Il presente rapporto descrive la preparazione e la caratterizzazione elettrochimica di anodi che utilizzano TiO2 (ossido di titanio), selezionato nel corso del periodo di attività ottobre 2011 - settembre 2012, in qualità di materiale attivo. L’ossido di titanio, preparato per via elettrochimica nei laboratori ENEA, è stato confrontato con TiO2 preparato sia mediante tecnica laser (ENEA) che commerciale. Gli anodi, costituiti dal materiale attivo (TiO2), un conduttore elettronico (carbone) ed un opportuno legante polimerico (Teflon, PTFE), sono stati preparati mediante miscelazione dei componenti e successiva pressatura. Tale procedura ha consentito di ottenere elettrodi omogenei (in spessore e composizione) aventi proprietà meccaniche molto buone ed adeguata porosità (al fine di garantire sufficiente penetrazione dell’elettrolita liquido). Gli anodi a base di TiO2 sono stati caratterizzati in semi-celle Li/elettrolita liquido/Anodo in termini di capacità, cicli di vita ed efficienza coulombica a differenti regimi di corrente. I risultati ottenuti hanno mostrano che il materiale preparato per via elettrochimica esibisce le migliori prestazioni sia in termini di valore assoluto di capacità che ritenzione di capacità. La capacità nominale risulta pari a circa il 99% della capacità teorica (168 mA h g-1) mentre circa 125 mA h g-1 (> 74% capacità teorica) sono erogati anche a regimi medio-alti (C/2). Ad elevati regimi di corrente (> 1C) gli anodi presentano capacità apprezzabili (80 mA h g-1 e 60 mA h g-1 a 2C e 3C, rispettivamente). Pertanto circa il 36% della capacità erogata a C/10 (prossima a quella teorica) viene fornita a 3C ovvero ad una densità di corrente 30 volte superiore. Questo comportamento risulta appetibile per batterie in applicazioni alla rete elettrica che richiedono elevati valori sia di energia che potenza. Le attività svolte si riferiscono al periodo ottobre 2011–settembre 2012.
Accumulo di energia elettrica
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