In relazione alle crescenti esigenze che l'avanzamento tecnologico impone sulle prestazioni dei dispositivi di accumulo energetico, il progetto propone la realizzazione di celle elettrochimiche innovative funzionanti allo stato solido e basate sull'impiego di idruri metallici quali specie attive e ionoconduttrici.
Di recente l'interesse scientifico si è concentrato sullo studio degli idruri metallici sia come materiali elettrodici, sia come sistemi elettrolitici in dispositivi al litio avanzati.
Molti idruri metallici (es. MgH2), infatti, si sono dimostrati elettrochimicamente attivi attraverso processi reattivi detti "di conversione", mentre altri (es. LiBH4), sono stati presi in considerazione quali possibili elettroliti allo stato solido in virtù delle proprietà ioniche che garantiscono al catione Li+ elevata mobilità. L'idea del progetto quindi, è la realizzazione di un elettrodo composito a base di MgH2-LiBH4 interfacciato ad un elettrolita solido di LiBH4. Per migliorare la stabilità meccanica e la conducibilità ionica, si presume che una struttura elettrodica operante allo stato solido possa promuovere il processo di conversione superando le problematiche legate all'utilizzo di soluzioni elettrolitiche a contatto con specie riducenti (idruri metallici).
La possibilità di poter testare sistemi ad alta capacità funzionanti allo stato solido aprirebbe nuovi scenari sulla tecnologia litio-ione dipendenti dalla possibilità di poter accoppiare, a tali sistemi, materiali catodici come Zolfo e solfuri, elettrochimicamente attivi attraverso un processo di conversione.
Da oltre due secoli le celle elettrochimiche destinate alla produzione di energia elettrica sono oggetto di continue ricerche in campo scientifico e tecnologico. Con l'avvento della tecnologia litio-ione, avvenuta nei primi anni '90, gli accumulatori ricaricabili hanno aperto l'era dell'elettronica portatile rivoluzionando il mercato dell'HI-TECH.
La tecnologia litio-ione, sebbene consenta la progettazione e la realizzazione di batterie miniaturizzabili, tuttavia ancora non risulta pienamente soddisfacente per rispondere alle grandi sfide tecnologiche dell'epoca moderna e cioè l'alimentazione di veicoli elettrici e l'accumulo stazionario.
L'attuale tecnologia litio-ione, infatti, presenta serie limitatezze legate all'energia erogabile dai dispositivi e dall'impossibilità del loro utilizzo in piena sicurezza.
Fra i numerosi dispositivi attualmente in commercio, la chimica dei processi redox è legata a meccanismi di inserzione/deinserzione del litio fra elettrodo positivo e negativo (Lithium Rocking Chair Batteries). Nei processi di intercalazione, però, ogni centro redox può veicolare un solo elettrone e, quindi, generare un flusso di cariche relativamente modesto.
Diversamente dalla chimica dei processi ad intercalazione del litio, nelle reazioni di conversione è possibile veicolare più di un elettrone per centro redox generando attraverso il carico esterno un flusso di cariche superiore.
Lo studio di nuovi materiali e nuovi meccanismi redox è volto, dunque, allo sviluppo di dispositivi per l'accumulo energetico sempre più leggeri e che nel contempo siano energeticamente più capacitivi. Nella tecnologia litio-ione, un sistema elettrolitico costituito da una miscela di solventi organici assiste il moto del catione Li+ che reversibilmente intercala fra elettrodo negativo ed elettrodo positivo.
Lo sviluppo di interfasi elettrodo/elettrolita funzionanti allo stato solido è determinante per aumentare il livello di sicurezza degli attuali accumulatori litio-ione che in caso di malfunzionamento o di danneggiamento può incendiarsi o generare esplosioni.
Con l'obiettivo di estendere la tecnologia litio-ione ad una nuova classe di materiali molto più capacitiva rispetto ai materiali detti "ad intercalazione", di sicuro interesse appare la prospettiva di poter accoppiare un elettrodo funzionante allo stato solido del tipo MgH2-LiBH4 ad un sistema elettrodico ad alta capacità del tipo S8 (Capacità Teorica S8 = 1675 mAh/g) o Li2S (Capacità Teorica Li2S = 1167 mAh/g): da molto tempo, infatti, la comunità scientifica è concorde nell'identificare lo Zolfo e numerosi suoi solfuri quali materiali catodici per applicazioni nel campo dell'accumulo energetico. Oltre alle elevate capacità teoricamente erogabili, lo Zolfo e molti solfuri possono vantare numerosi vantaggi legati all'abbondanza naturale, alla facilità di approvvigionamento e all'eco-compatibilità del loro impiego in un industriale.