Progetto di ricerca finanziato dal MUR nell'ambito del programma prin-pnrr 2022
(https://sites.google.com/unicas.it/hemalib?usp=sharing)
High-Entropy Materials for advanced Li-Ions Batteries (HEMALIB) - PRIN PNRR 2022
Con il Decreto di Ammissione al finanziamento per il settore ERC PE 11 Materials Engineering (D.D. del MUR N. 1389 del 01/09/2023) è stato riconosciuto il finanziamento del progetto HEMALIB, che coinvolge come Unità di Ricerca l'Università di Cassino e del Lazio Meridionale e l'Università di Trento.
Dati sintetici del progetto:
Soggetto Finanziatore: Ministero dell'Università e della Ricerca
Finanziamento concesso: 210.329 €
Durata: 24 mesi (30/11/2023 - 29/11/2025)
Principal Investigator: Prof. Gianfranco Dell'Agli, Università di Cassino e del Lazio Meridionale, Dip di Ing. Civile e Meccanica, email: gianfranco.dellagli@unicas.it
Responsabile Scientifico per Università di Trento: prof. Vincenzo M. Sglavo, Dipartimento di Ingegneria Industriale, email: vincenzo.sglavo@unitn.it
Status del progetto: in corso
Background del progetto:Le batterie al litio (LIB) rappresentano una tecnologia chiave per quasi tutti i megatrends immaginati per il raggiungimento nella neutralità climatica nel 2050. A tale scopo saranno necessarie batterie più performanti, con capacità, tensione e conducibilità superiori. Da tale punto di vista, nuovi materiali sono essenziali. Molti recentissimi risultati hanno mostrato che una classe particolare di materiali ceramici, gli High Entropy Oxides (HEO), sono ptenzialmente molto interessanti come elettrodi per LIB, sia anodi che catodi, essendo in grado di garantire alta stabilità di cicli carica-scarica e grande capacità di storage di litio. Le evidenze scientifiche hanno anche, però, messo in evidenza la necessità di ottimizzare composizione e il processo tecnologico di fabbricazione degli elettrodi basati su HEO. Inoltre, un ulteriore importante risultato che dovrebbe essere perseguito nelle future LIB è il drastico abbattimento di Critical Raw Materials, ossia di materiali per i quali l'Unione Europea vorrebbe ridurne sempre di più l'utilizzo. In questo quadro, il progetto HEMALIB punta a sfruttare l'enorme potenziale degli HEO per investigare nuovi HEO basati su differenti famiglie (tipo salgemma, tipo spinell e possibilmente tipo fluorite) da sinterizzare per fabbricare elettrodi per LIB innovativi e ad alte prestazioni.
Descrizione sintetica:Nuovi HEO, potenzialmente utilizzabili come elettrodi per LIB, saranno preselezionati sulla base dei predittori empirici sviluppati dal gruppo di ricerca di Cassino e successivamente sintetizzati mediante tecniche ad umido, in modo da garantire elevata purezza, omogeneità e sinterizzabilità. I materiali così preparati saranno inviati all'Unità di Ricerca di Trento per il loro consolidamento, facendo ricorso a tecniche convenzionali ed a tecniche innovative quali il flash sintering e l'ultrafast high temperature sintering, con l'obiettivo di ridurre i tempi e/o le temperature di processing. I prodotti così ottenuti dovranno essere compiutamente caratterizzati per valutarne le loro proprietà (termiche, strutturali, microstrutturali, elettrochimiche, ecc.) in modo da selezionare due coppie di specifici materiali da selezionare come possibili anodi e catodi con i quali fabbricare delle celle a scala di laboratorio sulle quali operare una dettagliata caratterizzazione elettrochimica volta a determinare la capacità specifica, la stabilità ai cicli carica-scarica, ecc.
Obiettivi e risultati attesi:L'obiettivo del progetto HEMALIB è individuare una coppia di materiali tipo HEO impiegabili come anodi e una coppia impiegabili come catodi in LIB, caratterizzati da elevate prestazioni ed a ridotto contenuto di Critical Raw Materials. Si intende, cioè, incrementare l'attuale TRL per gli HEO nelle LIB (1-3) fino a 3-4, in linea con le strategie di ricerca sulle LIB della UE e del relativo “Climate, Energy and Mobility” Cluster nell'ambito dello Strategic Topic “Sustainability and protection of natural resources”.
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Research
PARTNER DEL PROGETTO
UNIVERSITA' DEGLI STUDI DI CASSINO E DEL LAZIO MERIDIONALE:
Unità di ricerca "Laboratorio Materiali" del Dipartimento di Ingegneria Civile e Meccanica
Componenti dell'Unità di Ricerca:
Prof. Gianfranco Dell'Agli (Responsabile Scientifico) - email: gianfranco.dellagli@unicas.it
Prof. Michele Pansini - email: pansini@unicas.it
Ing. Antonello Marocco - email: a.marocco@unicas.it
UNIVERSITA' DI TRENTO:
Unità di ricerca "Laboratorio Vetri e Ceramici" del Dipartimento di Ingegneria Industriale dell'Università di Trento
Componenti dell'Unità di Ricerca:
Prof. Vincenzo M. Sglavo (Responsabile Scientifico) - email: vincenzo.sglavo@unitn.it
Progetto ON-Tech – Old New Technology
Il gruppo di ricerca del Laboratorio Materiali partecipa a questo progetto, finanziato dalla Regione Lazio, in collaborazione con l’Università La Sapienza di Roma, il Consiglio Nazionale delle Ricerche, l’azienda Tecno Edile Toscana, l’Istituto Centrale per il Restauro e la Sovrintendenza Capitolina ai Beni Culturali.
Tale consorzio è stato sviluppato per la produzione, caratterizzazione e analisi chimico-fisica di malte idrauliche da impiegare nell’edilizia moderna e di restauro che siano compatibili con i materiali antichi. I risultati della caratterizzazione archeometrica di malte provenienti dall’Acquedotto Traiano-Paolo (Roma, I-II sec. d.C.) hanno, infatti, messo in luce una composizione unica delle malte idrauliche che ha permesso al monumento di sopravvivere ed essere utilizzato fino ai nostri giorni. Le malte di restauro verranno quindi prodotte secondo l’antica ricetta della malta idraulica romana, che risulta essere perfetta in termini di materiali di partenza, granulometria e tecnologia di produzione.
Le tecnologie e il know-how dei partner saranno messi in campo al fine di produrre materiali eco-friendly, non dannosi per l’uomo e compatibili con i materiali antichi, che possano essere distribuiti sul mercato. Per questo motivo, la presenza nel consorzio di Sovrintendenze e di professionisti del settore, come studiosi e restauratori, risulta essere necessaria e fondamentale.
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SUstainable Proton–conducting solid oxide Electrolytic cells for Renewable H2 production at intermediate temperatures (SUPERH2)
Il gruppo di ricerca del Laboratorio Materiali partecipa a questo progetto, finanziato nell’ambito del PRIN 2022, in collaborazione con l’Università di Trento (capofila del progetto) e con il Consiglio Nazionale delle Ricerche di Messina.
Dispositivi efficienti e a basso costo, per la produzione di idrogeno, usando energia rinnovabile potrebbero migliorare la transizione verso un’economia carbo-neutrale. Costi e prestazioni di elettrolizzatori commerciali sono i loro limiti più importanti; inoltre gli elettroliti più perfomanti, oltre ad essere tipicamente basati su critical raw materials (CRM), soffrono anche della formazione di fasi carbonatiche, con conseguente riduzione delle prestazioni. Il progetto SUPERH2 intende perseguire lo sviluppo di nuovi materiali, con limitato o nullo uso di CRM, da utilizzare nella fabbricazione di elettrolizzatori distribuiti per la produzione di H2.
A tale scopo, si andranno a valutare nuovi elettroliti a conduzione protonica, di alta entropia e a struttura perovskitica, da impiegare in elettrolizzatori operanti nel range 400-600°C.