Grazie alla loro elevata efficienza energetica, le batterie al litio sono dispositivi preferenziali e promettenti sia per l¿accumulo energetico stazionario da fonti discontinue (solare, eolico, ...), che per l¿elettronica di consumo (cellulari, computer, ....). Tuttavia, per soddisfare i requisiti imposti da applicazioni a più elevato contenuto energetico quali l¿autotrazione, si richiedono miglioramenti in termini di potenza e di standard di sicurezza; inoltre, per estendere la loro applicazione è necessario diminuire il costo dei materiali attivi. Di recente, l'interesse scientifico si è concentrato sulla ricerca di materiali alternativi rispetto ai convenzionali materiali catodici come LiCoO2 che permettano di lavorare a più alto potenziale. In questo progetto di ricerca si propone la realizzazione di catodi innovativi basati su elementi più abbondanti e meno tossici come lo spinello LiNi0.5Mn1.5O4 (LNMO). L¿aumento di potenziale del dispositivo porta con se le problematiche legate alle decomposizioni dell¿elettrolita basati su sali di litio e miscele di solventi organici. In merito a ciò, verranno studiate miscele di solventi contenenti opportuni additivi in grado di stabilizzare l'interfase elettrodo-elettrolita.
La linea che verrà seguita nel presente progetto si propone di sviluppare materiali catodici ed elettrolitici innovativi rispetto alla chimica convenzionale. In particolare lo studio verrà indirizzato verso lo sviluppo di catodi ad alto voltaggio basati sullo spinello LiNi0.5Mn1.5O4 (LNMO). La strategia sintetica che verrà adottata , il ball milling, è facilmente scalabile per via industriale e consentirà di aumentare la velocità di formazione della fase desiderata assicurando un intimo contatto tra gli ossidi metallici senza l¿utilizzo di solventi o precursori organici. Il materiale così preparato presenterà difetti di struttura che da una parte miglioreranno le proprietà elettroniche dello spinello, dall'altra ne aumenterà la reattività elettrochimica favorendo i processi degradativi all¿interfase elettrodo/soluzione elettrolitica. A tal proposito, lo spinello verrà drogato con elementi di transizione come Fe e Cr per stabilizzare i fenomeni degradativi legati all¿interfase. Si prevede che la combinazione del catodo sviluppato con i sistemi elettrolitici prima citati, possa portare a batterie al litio innovative e caratterizzate da una elevata sicurezza operativa agli alti potenziali di lavoro e da un basso costo di produzione.