Sintesi e caratterizzazione di catodi con doppio strato a base di P-C3N4 per batterie litio-zolfo ad alta ciclazione = Synthesis and characterization of double layer cathodes based on P-C3N4 for high cycling lithium-sulfur batteries

Le batterie litio zolfo sono, grazie all’elevata densità di energia teorica e alla naturale abbondanza dello zolfo, una delle tecnologie più adatte a superare e sostituire le attuali batterie litio ione in un prossimo futuro. Le applicazioni di tale tecnologia sono tuttavia limitate dalla perdita di capacità durante la ciclazione, dovuta a fenomeni di shuttling dei polisolfuri prodotti durante la scarica, dal basso utilizzo dello zolfo, dovuto alla sua natura isolante, e dalla bassa stabilità dell’anodo di litio metallico durante la ciclazione. Nel presente lavoro di tesi, si è tentato di superare tali problematiche mediante funzionalizzazione del catodo di zolfo con uno strato di nitruro di carbonio grafitico (g-C3N4) dopato con del fosforo a diverse concentrazioni in peso (5 %, 10 %, 20 %). A tal fine, i materiali ottenuti sono stati caratterizzati dal punto di vista morfologico, mediante analisi di tipo FTIR, XPS, BET. Per la caratterizzazione elettrochimica sono stati invece realizzati catodi standard, contenti zolfo al 70 % in peso, su cui si è in seguito depositato un secondo strato contenente P-C3N4 in concentrazione pari all’ 80 % in peso. I materiali catodici così ottenuti sono stati assemblati in forma di coin cell e caratterizzati secondo varie metodologie di analisi elettrochimica.