Sodium ion batteries. Optimization of synthesis procedure of cathodic material and cost analysis

The climate change caused by the consumption of fossil fuels and greenhouse gases has become a scientific and political challenge. It is essential to be able to rely on sustainable and renewable sources for the generation of energy and so the need to develop complementary storage technologies, able to facilitate the integration of renewable sources into the electricity grid becomes more stringent. Lithium ion batteries are the type of electrochemical accumulators that now provide better performances but due to the reduced natural abundance of lithium and its price, the research is oriented to the development of type of battery behind lithium. One of the most promising type is the sodium-ion battery. In this work it is tried to optimize the activities related to the synthesis of the cathodic active material for sodium ion batteries. This involves carrying out chemical reactions of solgel preparation, thermal treatments for solid state synthesis in order to produce the main compound of the active material. Then it is proceeded with the preparation of the ink, containing the active material, and the assembly of the electrochemical mono-cell for the characterization of the synthesized sample. Then a bibliographic survey is performed to evaluate the costs of this material, compared to that used in lithium ion batteries.

A causa del cambiamento climatico causato dal consumo di combustibili fossili e dai gas serra, è essenziale poter contare su fonti sostenibili e rinnovabili per la generazione di energia. Di conseguenza è quindi necessario sviluppare tecnologie complementari di stoccaggio, in grado di facilitare l'integrazione di fonti rinnovabili nella rete elettrica. Le batterie agli ioni litio sono la tipologia di accumulatori elettrochimici che attualmente forniscono prestazioni migliori ma, a causa della ridotta abbondanza naturale di litio e del suo prezzo, la ricerca è orientata verso lo sviluppo di nuove tipologie di batteria. Uno dei tipi più promettenti è la batteria agli ioni di sodio. In questo lavoro si è cercato di ottimizzare le attività legate alla sintesi del materiale attivo catodico per batterie agli ioni sodio. Ciò ha comportato l'esecuzione di reazioni chimiche di preparativa di solgel, trattamenti termici per la sintesi allo stato solido al fine di produrre il composto principale del materiale attivo. Si è poi proceduto alla preparazione dell'inchiostro, contenente il materiale attivo e all'assemblaggio della mono cella elettrochimica per la caratterizzazione del campione sintetizzato. Infine è stata eseguita un'indagine bibliografica per valutare i costi di questo materiale, a confronto con quello utilizzato nelle batterie agli ioni di litio.