Effetto delle Sostituzioni Cationiche in GeFe2O4 come Anodo per Batterie agli Ioni di Sodio

Lo scopo della presente Tesi è quello di studiare gli effetti delle sostituzioni su GeFe2O4 per applicazioni in NIBs. È stata impiegata la sintesi idrotermale per ottenere il GFO puro e sostituito al 5% e 10% in atomi con Mn sul sito di Fe, ed al 5% in atomi con Mg sul sito Ge. La stessa sintesi idrotermale è stata impiegata per realizzare successivamente il coating di Carbonio. Gli ioni sostituenti sono stati scelti perché il Magnesio è riportato spesso nella letteratura elettrochimica come un elemento stabilizzante della struttura, mentre il Manganese essendo elettrochimicamente attivo potrebbe migliorare i valori di Capacità. Una volta ottenuti il materiale puro ed i tre materiali drogati sono state eseguite delle caratterizzazioni strutturali, morfologiche e composizionali usando le tecniche di Diffrazione a Raggi X di Polveri (XRPD), la Microscopia Elettronica a Scansione (SEM) e Microanalisi a Dispersione di Energia (EDS), oltre che elettrochimiche, quali Voltammetria Ciclica (CV) e Misure di Carica e Scarica (GCPL). I risultati così ottenuti saranno discussi anche sulla base delle informazioni disponibili in letteratura. I materiali sono stati in seguito ricoperti mediante coating di Carbonio, con lo scopo di migliorarne le prestazioni elettrochimiche. Su tali materiali sono state effettuate le medesime caratterizzazioni, oltre ad analisi di TermoGravimetria (TGA) e Calorimetria Differenziale a Scansione (DSC) per quantificare l’ammontare di Carbonio, e delle ciclazioni per un elevato numero di cicli per ottenere informazioni sulla stabilità dei materiali nel tempo. L’intento finale è stato quindi quello di evidenziare se il drogaggio può risultare utile per il miglioramento delle prestazioni elettrochimiche, della stabilità strutturale a medio e lungo termine e sui meccanismi elettrochimici del GFO, così come verificare se la presenza del coating di Carbonio, che dovrebbe migliorare la Conducibilità Elettronica e fungere da buffer per gli effetti dell’espansione volumetrica del materiale attivo durante i cicli di carica e scarica, abbia contribuito ad aumentare i valori di Capacità e stabilità.