Strategie per la realizzazione di supercondensatori con materiali di origine naturale.

In questa tesi viene presentata per la prima volta la possibilità di progettare e realizzare supercondensatori eco-compatibili avendo come obbiettivo non solo target prestazionali, ma anche la gestione di fine vita del dispositivo. L’approccio proposto si basa su un’intelligente combinazione di materiali, in particolare, leganti e separatori biodegradabili, entrambi solubili in acqua e liquidi ionici idrofobi come elettroliti. A fine vita, queste componenti sono facilmente riciclabili. In particolare, in questo lavoro di tesi, sono state studiate due tipologie di materiale polimerico di origine naturale: cellulosa e pullulano. Mentre la cellulosa è stata già proposta per applicazioni per supercondensatori, il pullulano viene qui proposto per la prima volta. L’implementazione di questi due polimeri è stata fatta producendo separatori tramite il processo di elettrofilatura. Le membrane realizzate sono state caratterizzate con attenzione alla loro stabilità e al loro contributo alla resistenza interna dei supercondensatori (mediante spettroscopia di impedenza elettrochimica EIS) in presenza di tre elettroliti organici, e in particolare dei liquidi ionici, 1-Etil-3-metilimidazolio bis (trifluorometilsolfonil) immide (EMIM-TFSI) e 1-metil-1-butil pirrolidinio bis(trifluorometilsolfonil)immide (PYR14TFSI). Pullulano/EMI-TFSI è risultata la migliore combinazione polimero/elettrolita. Pertanto, sono stati realizzati supercondensatori con elettrolita EMIM-TFSI, separatore in pullulano elettrofilato, ed elettrodi a base di un carbone commerciale ad elevata area specifica (1960 m2/g), additivo conduttore carbonioso e pullulano come legante. Sono state condotte misure EIS, voltammetriche e ciclici di carica-scarica. I supercondensatori hanno raggiunto tensioni pari a 3.2 V, superiori a quelle di celle commerciali, e valori di potenza ed energia confrontabili con quelli di sistemi commerciali.