Modellazione di processi di precipitazione di idrossidi di Ni, Co e Mn per catodi di batterie ioni litio. = Modelling of precipitation processes of Ni, Co and Mn hydroxides for lithium-ions batteries cathodes.

Negli ultimi 30 anni, la ricerca relativa alle batterie a ioni litio è stata molto approfondita grazie alle grandi potenzialità di tali apparecchiature. Più precisamente, si è notata l’importanza dei materiali catodici delle batterie, la cui composizione chimica e morfologica permette di ottenere elettrodi che apportano grandi vantaggi alle batterie a ioni litio, come un’elevata quantità di energia erogabili oppure un’ottima stabilità termica della cella. Dunque, in primis, negli anni si è ricercata la combinazione di metalli di transizione, per la produzione degli elettrodi, che permettesse di ottenere batterie a ioni litio utilizzabili commercialmente. In seguito, notando come la morfologia e le dimensioni dei cristalli, che andranno a comporre l’elettrodo positivo, influenzino le caratteristiche delle batterie a ioni litio, la ricerca si è concentrata anche sull’ottimizzazione delle condizioni operative dei processi di formazione dei materiali catodici al fine di ottenere catodi con ottime proprietà. I materiali catodici maggiormente utilizzati sono ossidi di litio e di metalli di transizione, i cui precursori sono idrossidi metallici ottenuti tramite processi di co-precipitazione. Essendo che, a livello industriale, tali processi richiedono tempo e risorse per la loro realizzazione, aumenta notevolmente l’importanza di ottenere un modello che possa essere applicato in simulazioni di fluidodinamica computazionale (CFD) combinate con bilanci di popolazione (PBE) e che sia in grado di fornire risultati sufficientemente prossimi alla realtà. Il seguente lavoro, quindi, ha l’obiettivo di sviluppare un modello per la co-precipitazione di nichel, manganese e cobalto in presenza di ammoniaca, valutandone l’affidabilità al variare delle concentrazioni di reagenti. Verrà mostrato, in primis, lo studio effettuato sulla fluidodinamica del sistema, il quale è costituito da un multi-inlet vortex mixer (MIVM); in seguito, verranno presentati i dati modellistici ottenuti tramite l’applicazione del modello in simulazioni CFD-PBE; infine, verrà effettuato un confronto con i dati sperimentali dei casi esaminati, in modo da convalidare il modello studiato.