Green Electrolyte and Biomass-derived Electrodes for Sustainable Electrochemical Storage Devices - Finanziamento dell’Unione Europea – NextGenerationEU – missione 4, componente 2, investimento 1.1.

La crescita sostanziale della produzione di energia rinnovabile prevista per i prossimi anni richiede uno stoccaggio efficiente e massiccio per migliorare l'integrazione di rete su larga scala delle fonti di elettricità intermittenti (ad es. solare, maree, eolico). Al giorno d'oggi, una penetrazione più approfondita della produzione di elettricità da fonti rinnovabili è limitata dalla nostra capacità di immagazzinare l'energia in modo efficiente. Attualmente, le batterie agli ioni di litio (Li-ion) rappresentano lo stato dell'arte nel settore. Tuttavia, la domanda prevista di batterie agli ioni di litio trainata dal settore automobilistico potrebbe sollevare problemi relativi alla fornitura di materiali per il litio (vale a dire Li2CO3) e materie prime per elettrodi (ad esempio a base di cobalto, a base di Ni, grafite naturale). Lo sviluppo di batterie agli ioni di sodio a basso costo basate su composti abbondanti e sostenibili può alleviare i vincoli del mercato, garantendo una crescita sostanziale del settore delle energie rinnovabili fornendo maggiore flessibilità/bilanciamento alla rete. Pertanto, lo sviluppo di nuove tecnologie basate sugli ioni Na richiede: i) la scoperta/investigazione di nuovi materiali/componenti ampiamente distribuiti in grandi quantità e senza contingenze strategiche; ii) utilizzo di materiali green e sostenibili in tutte le loro fasi di vita (produzione, utilizzo, fine vita). L'obiettivo di GENESIS è sviluppare nuovi materiali per batterie Na-ion secondarie di nuova generazione, ad alte prestazioni e sostenibili. In questo contesto, GENESIS studierà elettroliti ecologici, convenienti e sostenibili da accoppiare con elettrodi derivati da biomassa, con l'obiettivo di una comprensione più approfondita di tali sistemi, consentendo così lo sviluppo di sistemi avanzati di stoccaggio di ioni Na a basso costo e sostenibili sistemi. GENESIS indagherà in particolare: i) studio computazionalmente assistito di nuovi materiali sia per il compartimento elettrolitico che per quello elettrolitico; ii) applicazione di strumenti avanzati di caratterizzazione ex-situ e in-situ; iii) fabbricazione "verde" di materiali per elettrodi/elettroliti; iv) il loro assemblaggio e test elettrochimici in semicelle a scala di laboratorio. Il progetto dovrebbe iniziare a TRL-1/2 e raggiungere TRL-4 in 24 mesi, e i suoi obiettivi sono in buona consonanza con i bandi UE HORIZON 2020/HORIZON EUROPE. I materiali riciclabili e naturalmente abbondanti saranno lavorati per diventare componenti di accumulo di energia con un impatto ambientale minimo o addirittura nullo. I materiali studiati nell'ambito di GENESIS saranno caratterizzati da: i) basso impatto ambientale in termini di approvvigionamento, lavorazione/produzione e smaltimento/riutilizzo post-ciclo; ii) abbondanza elementare; iii) bassa tossicità; iv) sicurezza ev) basso costo. Il progetto si concentrerà sulla comprensione delle relazioni trasporto-(micro)struttura dei materiali elettrodi/elettroliti proposti e del comportamento fisico-chimico e funzionale. L'accento sarà dedicato alla stabilità chimica/elettrochimica dei materiali e delle interfacce e ai metodi di preparazione ecologici a basso impatto sfruttando rifiuti/biomasse e percorsi privi di solventi/a base d'acqua.