Il team di ricerca, guidato dal Professor Noriyoshi Matsumi e dal dottorando Amarshi Patra, ha pubblicato i risultati nello studio del 10 maggio 2024 sulla rivista Journal of Materials Chemistry A. Il PFA, essendo un polimero ad alta densità funzionale con gruppi carbossilici su ogni atomo di carbonio della catena principale, facilita una migliore diffusione degli ioni di sodio attraverso numerosi siti di salto ionico e garantisce un’adesione robusta all’elettrodo.
Per la preparazione degli elettrodi, il carbonio duro, il Super P carbon e il PFA sono stati miscelati in acqua per formare una sospensione acquosa, successivamente applicata su un foglio di rame e essiccata. Questo anodo, combinato con un disco di metallo di sodio come contro elettrodo e un elettrolita di NaClO4 1.0 M, ha costituito la mezza cella anodica per i test.
I test di adesione hanno dimostrato che la forza di pelatura degli elettrodi con legante PFA era notevolmente superiore rispetto a quelli con leganti di acido poliacrilico e PVDF, indicando una maggiore durabilità. Inoltre, i test elettrochimici hanno rivelato che la mezza cella anodica mostrava capacità specifiche di 288 mAhg-1 e 254 mAhg-1 a densità di corrente di 30 mAg-1 e 60 mAg-1, rispettivamente, con una stabilità ciclica eccellente, mantenendo l’85,4% della capacità dopo 250 cicli.
L’interfaccia elettrolita solido (SEI) formata era sottile e uniforme, contribuendo ulteriormente alla durabilità dell’anodo. Il coefficiente di diffusione degli ioni Na per l’elettrodo PFA-HC era superiore a quello degli elettrodi con leganti tradizionali.
Questi risultati aprono la strada a future applicazioni commerciali del PFA in SIBs e altri dispositivi di immagazzinamento energetico, con potenziali benefici in termini di costi e impatto ambientale. Il Professor Matsumi ha sottolineato la possibilità di ulteriori modifiche strutturali del materiale polimerico per migliorare le prestazioni e ha espresso interesse nella collaborazione con aziende per l’implementazione commerciale di questa tecnologia.