Ottimizzazione della soluzione elettrolitica per batterie allo zinco ione

Questo lavoro di tesi verte sull’ottimizzazione della componente elettrolitica di una batteria allo zinco ione, utilizzando i concetti della dual-ion electrolyte e dell’aggiunta di additivi, utilizzando il manganese esacianoferrato come materiale catodico e zinco metallico per la componente anodica. Il Manganese esacianoferrato (MnHCF) è stato sintetizzato tramite una semplice co-precipitazione. La stechiometria del composto è stata determinata mediante analisi termogravimetrica (TGA) e spettroscopia ad emissione atomica con plasma di azoto (MP-AES). Mediante analisi SEM ed EDX è stato possibile procedere alla scansione del materiale elettroattivo sintetizzato, degli elettrodi pristine e cycled. Questo analogo del blu di Prussia ha trovato applicazione come materiale catodico per le celle agli ioni zinco mentre come anodo è stato utilizzato un foglio di zinco metallico 1cm x 1cm. Le soluzioni elettrolitiche oggetto di questo studio sistematico sono state 2: 1) La soluzione base, con una concentrazione 3M di ZnSO4 2) La soluzione dual ion, con una concentrazione 1M ZnSO4 + 1M Na2SO4. Entrambe a base acquosa. Si è proceduto ad ottimizzare queste due soluzioni elettrolitiche e tramite l’utilizzo di concentrazioni diverse per ognuno dei 2 additivi utilizzato. Gli additivi sono sodio dodecilsolfato e zinco trifluorometansulfonato. I test elettrochimici a cui è stata sottoposta la cella sono stati: 1) Voltammetria ciclica 2) Test di ciclabilità al galvanostato. L’analisi al galvanostato ci ha permesso di individuare la soluzione che riesce a darci il miglior compromesso tra ciclabilità, massima capacità specifica in scarica ed efficienza. Mentre tramite la CV è stato possibile avere informazioni sulle reazioni redox che avvengono all’interno della cella e le specie che ne sono coinvolte.