L'obiettivo di OPHELIA è ottenere progressi significativi nella comprensione delle caratteristiche strutturali, morfologiche ed elettroniche di nuovi materiali catodici per batterie agli ioni di sodio (SIB) in condizioni operative, ovvero durante lo svolgimento delle reazioni elettrochimiche. Le misure in operando consentono il monitoraggio continuo della dinamica del sistema e includono spettroscopie a livello di nucleo in regime di raggi X duri e molli, diffrazione di raggi X, spettroscopia Raman e microscopia a forza atomica.
Gli ossidi ad alta entropia (HEO) sono attualmente considerati promettenti candidati per la produzione di tutti i componenti delle batterie agli ioni di litio (LIB). Tuttavia, nonostante il grande potenziale di questi materiali attivi, sono attualmente disponibili in letteratura solo pochi studi sui catodi SIB basati su HEO. L'attenzione si concentra qui su questa chimica emergente e sullo sviluppo di una tecnologia "green" di accumulo di energia a base di sodio.
L'ambizione del progetto OPHELIA è i) progettare materiali catodici innovativi e sostenibili a base di HEO e ii) estendere le conoscenze fondamentali sulle loro reazioni elettrochimiche all'applicazione nelle batterie. Intendiamo affrontare queste sfide i) considerando percorsi di sintesi a minore impatto ambientale rispetto a quelli attualmente utilizzati per la produzione di HEO e preferendo precursori grezzi abbondanti/economici e ii) impiegando la modalità operando per una caratterizzazione approfondita del comportamento del materiale in condizioni realistiche. Una migliore comprensione dei meccanismi che controllano il funzionamento di questi elettrodi è senza dubbio la chiave per migliorarne le prestazioni. Le conoscenze acquisite con questo progetto rappresentano quindi un passo avanti verso la realizzazione di elettrodi durevoli, innovativi e a basso costo con un elevato potenziale per applicazioni industriali. Il progetto è organizzato in tre pacchetti di lavoro a orientamento scientifico, che corrispondono alle seguenti attività stimolanti: WP1) Sintesi e caratterizzazione di HEO sodiato; WP2) Preparazione del catodo, test elettrochimici e modellazione; WP3) Indagine operando, più WP4) un pacchetto di lavoro dedicato alla gestione, alla diffusione e allo sfruttamento.
I proponenti operano presso università appartenenti al Centro di Riferimento Nazionale per i Sistemi Elettrochimici di Accumulo di Energia (GISEL) del Consorzio Interuniversitario Nazionale per la Scienza e la Tecnologia dei Materiali (INSTM). Tutti vantano una solida esperienza nell'uso di metodi operando in elettrochimica o nella sintesi e caratterizzazione, nonché una comprovata esperienza nell'attrarre, formare e supervisionare giovani ricercatori.