Batterie ceramiche al sodio

With the development of the green sources of energy and the necessity to store the produced energies, the study of efficient batteries has become strategic research. Lithium ions batteries can be a good axis of development. Unfortunately, lithium is a scarce resource, so it is necessary to find an alternative element to replace lithium: sodium could be a solution. This work focuses on the study of an all-solid state ceramic sodium battery and more precisely on the different parts of the battery. The synthesis parameters to obtain the anode material (Na2Ti3O7 or NTO) were optimized and the reaction mechanism to produce the pure phase was carefully studied. To improve the electrical performances of the anode, the possibility to combine NTO material with an electrical conductive phase was also evaluated. Moreover, the production of the cathode material (Na0.61[Mn0.61-xFexTi0.39] O2) was considered in spite of the little available data. Eventually, this work describes the set up parameters that permit the electrical characterization of each battery elements (anode, cathode, electrolyte). First attempts were done to measure the conductivity of beta-sodium-alumina pellets (electrolyte). Currently, the combined use of gold plates and basic solution to improve the ionic percolation leads to the best obtained results in this work.

Con lo sviluppo delle fonti di energia verdi e la necessità di immagazzinare le energie prodotte, lo studio di batterie efficienti è diventato una ricerca strategica. Le batterie agli ioni di litio possono essere un buon asse di sviluppo. Purtroppo, il litio è una risorsa sempre più di difficile reperimento, quindi è necessario individuare un elemento alternativo per sostituirlo: il sodio potrebbe essere una soluzione. Questo lavoro si concentra sullo studio di una batteria al sodio ceramica allo stato solido e più precisamente sulle diverse parti della batteria. I parametri di sintesi per ottenere il materiale anodico (Na2Ti3O7 o NTO) sono stati ottimizzati ed è stato attentamente studiato il meccanismo di reazione per produrre la fase pura. Per migliorare le prestazioni elettriche dell'anodo è stata valutata anche la possibilità di combinare materiale NTO con una fase elettricamente conduttiva. Inoltre, la produzione del materiale catodico (Na0.61[Mn0.61-xFexTi0.39] O2) è stata considerata nonostante i pochi dati disponibili. Infine, questo lavoro descrive i parametri impostati che consentono la caratterizzazione elettrica di ciascun elemento della batteria (anodo, catodo, elettrolita). Sono stati eseguiti i primi tentativi per misurare la conducibilità dei pellet di beta-sodio-allumina (elettrolita). Attualmente, l'uso combinato di lastre d'oro e soluzione basica per migliorare la percolazione ionica porta ai migliori risultati ottenuti in questo lavoro.