Il presente rapporto descrive la preparazione di miscele elettrolitiche miste da utilizzare in celle complete litio-ione per applicazioni alle reti elettriche nell’ambito dell’Accordo di Programma ENEA-MSE. Le suddette miscele sono costituite da un sale di litio, solventi organici convenzionali e liquidi ionici. La presenza di liquidi ionici come additivi ha lo scopo di diminuire fortemente la volatilità e l’infiammabilità della soluzione elettrolitica evitando, però, di deprimerne la conduzione ionica e la stabilità elettrochimica. Lo scopo è quello di realizzare celle litio-ione ad elevata energia e, al contempo, dotate di elevata sicurezza. I liquidi ionici sono stati sintetizzati in ENEA seguendo una procedura, opportunamente sviluppata nei nostri laboratori, che ha consentito la preparazione di campioni ad elevata purezza (> 99.9 %) ed estremamente anidri (tenore in H2O < 1 ppm). Il liquido ionico PYR13TFSI è stato selezionato per le sue buone proprietà chimico-fisiche in termini di conduzione ionica e stabilità termica/elettrochimica. Sono state inizialmente preparate miscele binarie sale di litio - liquido ionico, (x)LiTFSI-(1-x)PYR13TFSI, ove x e (1-x) rappresentano la frazione in moli del sale di litio e del liquido ionico, al fine di individuare il rapporto ottimale LiTFSI / PYR13TFSI. Successivamente, miscele quaternarie aventi composizione molare (0.1)LiTFSI-(0.9-x)PYR13TFSI-(x)EC/DEC (rapporto in peso EC:DEC fissato pari a 1:1) sono state preparate con lo scopo di determinare la frazione ottimale in solvente organico. Infine, miscele elettrolitiche aventi composizione molare (x)LiTFSI-(y)PYR13TFSI-(1-x-y)EC/DEC (ove il rapporto molare y/(1-x-y) è stato fissato pari a 0.6/0.3) sono state preparate al fine di definire il contenuto ottimale in sale di litio. Gli elettroliti misti sono stati preparati all’interno di una camera secca ad atmosfera controllata avente un tenore di umidità inferiore a 10 ppm. Nel presente rapporto sono riportate la sintesi dei liquidi ionici e la preparazione delle miscele elettrolitiche miste. I risultati ottenuti sono riferiti al periodo di attività ottobre 2011–settembre 2012.

Realizzazione e prova di celle complete da laboratorio. Sviluppo di miscele elettrolitiche miste

Appetecchi, G.B.;Lo Presti, R.;Alessandrini, F.;Carewska, M.;Montanino, M.;Moreno, M.
2012

Abstract

Il presente rapporto descrive la preparazione di miscele elettrolitiche miste da utilizzare in celle complete litio-ione per applicazioni alle reti elettriche nell’ambito dell’Accordo di Programma ENEA-MSE. Le suddette miscele sono costituite da un sale di litio, solventi organici convenzionali e liquidi ionici. La presenza di liquidi ionici come additivi ha lo scopo di diminuire fortemente la volatilità e l’infiammabilità della soluzione elettrolitica evitando, però, di deprimerne la conduzione ionica e la stabilità elettrochimica. Lo scopo è quello di realizzare celle litio-ione ad elevata energia e, al contempo, dotate di elevata sicurezza. I liquidi ionici sono stati sintetizzati in ENEA seguendo una procedura, opportunamente sviluppata nei nostri laboratori, che ha consentito la preparazione di campioni ad elevata purezza (> 99.9 %) ed estremamente anidri (tenore in H2O < 1 ppm). Il liquido ionico PYR13TFSI è stato selezionato per le sue buone proprietà chimico-fisiche in termini di conduzione ionica e stabilità termica/elettrochimica. Sono state inizialmente preparate miscele binarie sale di litio - liquido ionico, (x)LiTFSI-(1-x)PYR13TFSI, ove x e (1-x) rappresentano la frazione in moli del sale di litio e del liquido ionico, al fine di individuare il rapporto ottimale LiTFSI / PYR13TFSI. Successivamente, miscele quaternarie aventi composizione molare (0.1)LiTFSI-(0.9-x)PYR13TFSI-(x)EC/DEC (rapporto in peso EC:DEC fissato pari a 1:1) sono state preparate con lo scopo di determinare la frazione ottimale in solvente organico. Infine, miscele elettrolitiche aventi composizione molare (x)LiTFSI-(y)PYR13TFSI-(1-x-y)EC/DEC (ove il rapporto molare y/(1-x-y) è stato fissato pari a 0.6/0.3) sono state preparate al fine di definire il contenuto ottimale in sale di litio. Gli elettroliti misti sono stati preparati all’interno di una camera secca ad atmosfera controllata avente un tenore di umidità inferiore a 10 ppm. Nel presente rapporto sono riportate la sintesi dei liquidi ionici e la preparazione delle miscele elettrolitiche miste. I risultati ottenuti sono riferiti al periodo di attività ottobre 2011–settembre 2012.
Accumulo di energia elettrica
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