Gruppo di Materiali Applicati e Elettrochimica
Missione specifica
Il Gruppo di Materiali Applicati ed Elettrochimica (GAME Lab) è una sezione della divisione Chimica, Energia e Tecnologia (CHENERGY) del Dipartimento di Scienza Applicata e Tecnologia (DISAT) del Politecnico di Torino. L’attività di ricerca del GAME Lab è focalizzata principalmente sull’analisi di tutti gli aspetti relativi ai sistemi innovativi di accumulo elettrochimico dell'energia, fondamentali per poter sfruttare appieno le potenzialità delle future tecnologie che richiedono elevate prestazioni, come l'elettronica intelligente, l’accumulo da rinnovabili e il trasporto elettrico. Gli interessi e le competenze del GAME Lab riguardano lo sviluppo di nuovi materiali (elettrodi nanostrutturati ed elettroliti polimerici/compositi avanzati) e tecnologie innovative per dispositivi ad alte prestazioni, leggeri, sicuri, a basso costo, ed ecosostenibili, quali in particolare gli accumulatori al litio ed al sodio, nuove batterie a ioni zinco e zinco-aria, celle litio-zolfo e supercapacitori, nonché dispositivi fotovoltaici di nuova generazione e fotoelettrocromici e materiali per l’accumulo reversibile della CO2.
Principali linee di ricerca
- Sintesi e caratterizzazione di materiali nanostrutturati (e.g., ossidi, fosfati, materiali carboniosi derivati da pirolisi di scarti dell’industria alimentare e cartaria, grafene e materiali 2D di nuova generazione) per dispositivi elettrochimici di accumulo dell’energia a ioni litio ad alta densità di energia e/o di potenza e accumulatori post-litio (e.g., celle sodio-ione, zinco e litio-zolfo).
- Utilizzo di tecniche elettrochimiche avanzate e di modelling computazionale per la sintesi di materiali, per l’espansione di grafiti e fibre naturali, per la cattura della CO2.
- Sviluppo e caratterizzazione di elettroliti polimerici innovativi, anche a conduzione di ione singolo e autoriparanti, ad alta conducibilità ionica e stabilità elettrochimica, sicuri e ad elevate proprietà meccaniche per generatori elettrochimici di energia e accumulatori a ioni litio e/o litio metallico e accumulatori post-litio.
- Sviluppo e caratterizzazione di elettroliti ceramici e compositi polimerico/ceramici innovativi, ad alta conducibilità ionica e stabilità elettrochimica, sicuri e ad elevate prestazioni per accumulatori a ioni litio e/o litio metallico e accumulatori post-litio.
- Sviluppo di elettroliti acquosi e/o polimerici e/o ibridi organico-inorganici (e.g., liquidi ionici, deep eutectic solvents, superconcentrati) per dispositivi di accumulo e conversione dell’energia di nuova generazione: supercapacitori, celle zinco-aria, celle solari a matrice acquosa, finestre intelligenti fotoelettrocromiche.
- Impiego di materiali innovativi e/o bioderivati, ad esempio fibre naturali o polimeri da riciclo come leganti in elettrodi e/o come additivi in elettroliti polimerici per dispositivi di accumulo e conversione dell’energia ecocompatibili e riciclabili.
- Assemblaggio in dry-room e/o dry glove-box di dispositivi per l’accumulo e la conversione dell’energia su scala di laboratorio e/o pre-industriale e loro caratterizzazione elettrochimica tramite misure di voltammetria ciclica, ciclazione galvanostatica e spettroscopia di impedenza.
Principali collaborazioni
Presso il Politecnico, il gruppo GAME collabora principalmente con i seguenti gruppi di ricerca:
- GLANCE (Glasses Ceramics and Composites) - DISAT
- LaTEST (Laboratory for Theoretical and Experimental Superconducting Tunnelling) - DISAT
- SIMTI (Materials Science and Engineering for Innovative Technologies) – DISAT
- MPMNT (Materials and Processes for Micro & Nano Technologies Team) – DISAT
- MOG (Microwaves and Optoelectronics Group) - DET
- SMALL (multi-Scale ModeLing Laboratory) – DENERG
- Membro attivo del laboratorio interdipartimentale di ricerca GRAPHENE @PoliTO
- Membro attivo del laboratorio interdipartimentale di ricerca ENERGY CENTER @PoliTO
- Membro attivo del laboratorio di ricerca BIOCHAR @Polito
Il gruppo GAME vanta numerose collaborazioni accademiche con università, consorzi e centri di ricerca italiani, si elencano qui di seguito le principali:
- Proff. C. Barolo e S. Bordiga - Università di Torino
- Prof. L. Marchese - Università del Piemonte Orientale “Amedeo Avogadro”
- Prof. B. Bozzini - Politecnico di Milano
- Proff. M. Pavone e A.B. Munoz Garcia - Università di Napoli “Federico II”
- Proff. R. Ruffo e P. Mustarelli - Università di Milano Bicocca
- Prof. E. Quartarone - Università di Pavia
- Proff. S. Brutti e M.A. Navarra - Università di Roma “La Sapienza”
- Prof. F. Nobili – Università di Camerino
- Prof. S. Licoccia - Università di Roma “Tor Vergata”
- Prof. V. Di Noto – Università di Padova
- Dr. P.P. Prosini e M. Moreno - ENEA Casaccia
- Dr. S. Marchionna e I. Quinzeni – RSE
- Dr. A. Di Blasi e V. Antonucci – CNR ITAE
- Dr. A. Paolone – CNR ISC
- Dr. M. Giuliano e V. Ravello – CRF
- Proff. A. Caneschi e F. Bondioli - Consorzio INSTM
- Co-fondatore e membro attivo del network GISEL (Gruppo italiano sistemi di accumulo elettrochimico di energia, ) e del Centro di Riferimento Nazionale per i Sistemi di Accumulo Elettrochimico di Energia (GISEL-INSTM)
Il gruppo GAME è coinvolto attivamente in collaborazioni e progetti di ricerca con importanti centri internazionali, sia europei sia extraeuropei. In particolare:
- Dr. R. Salòt e Dr. S. Franger - CEA-Leti e CEA-Liten, Commisariat Energie Atomique, Grenoble FR
- Dr. D. Beneventi e Dr. D. Chaussy - INPG, Grenoble Institute of Technology, Grenoble FR
- Prof. A. Tuel - Institut de recherches sur la catalyse et l'environnement, IRCELYON, Lyon, FR
- Prof. D. Mecerreyes - Institute for Polymer Materials of the University of the Basque Country, POLYMAT, SP
- Prof. J. Maier e Dr. J. Popovic - Max Planck Institute for Solid State Research, Munchen, DE
- Prof. M. Grätzel e Prof. A. Hagfeldt - EPFL - École polytechnique fédérale de Lausanne, SUI
- Prof. D. Brandell e Prof. K. Edstrom - University of Uppsala, SVE
- Prof. A. Cornell - KTH Royal Institute of Technology, Svezia
- Prof. S. Passerini - Helmholtz Institute Ulm - Battery Research Center, KIT, DE
- Prof. J.L. Tirado - University of Córdoba, ES
- Dr. P.P. Pescarmona - University of Groningen, NE
- Dr. A.S. Shaplov - LIST
- Dr. G. Leftheriotis - University of Patras, GR
- Dr. M. Hayes and Dr. G. Fagas - Tyndall National Institute, National University of Ireland, IR
- Prof. F. Kleitz - University of Wien, Austria
- Dr. A.M. Stephan - Central Electrochemical Research Institute, CECRI, India
- Prof. M. Dinca - MIT - Massachusetts Institute of Technology, USA
- Dr. Iratxe De Meatza - CIDETEC, ES
- Prof. A. Arques Sanz - Universidad Politécnica de Valencia, ES
- Prof. A. Ahmad e Dr. M.S. Su’ait - Universiti Kebangsaan Malaysia, MY
- Prof. A. Balducci – University of Jena, GER
- Dr. Jijeesh R. Nair - Fraunhofer IWKS, GER
- Prof. Joan J. Manyà – University of Zaragoza, SP
- Blue Solutions
- CATL
- COMAU
- DIRECTA PLUS
- ENI
- FAAM (SERI Group SpA, http://www.serispa.it/)
- INSTM
- ITALGAS
- IVECO Group
- MBDA - Leonardo
- Solvay Specialty Polymers S.p.A.
- TOYOTA Motor Europe - Bruxelles, BE
- Toyota Tech. Institute - Japan
Progetti e pubblicazioni
-
Selezione di progetti di ricerca finanziati
-
HIGH PERFORMING ELECTRICALLY RECHARGEABLE ZINC-AIR BATTERIES FOR SUSTAINABLE MID-TERM ENERGY STORAGE
GERBALDI CLAUDIO
2023 - 2027 (In corso) -
HIGH VOLTAGE, ROOM TEMPERATURE SINGLE-ION POLYMER ELECTROLYTE FOR SAFER ALL SOLID STATE LITHIUM METAL BATTERIES
GERBALDI CLAUDIO
2022 - 2026 (In corso) -
ENABLING HIGH-ENERGY, ROOM TEMPERATURE ALL SOLID-STATE LITHIUM METAL BATTERIES WITH ADVANCED POLYMER-BASED ELECTROLYTES AND HIGH-VOLTAGE CATHODES THROUGH ENHANCED INTERFACE CONTROL
GERBALDI CLAUDIO
2023 - 2025 (In corso) -
BATTERIES EUROPE SECRETARIAT - BEST
GERBALDI CLAUDIO
2022 - 2025 (In corso) -
DEMONSTRATION OF A HIGH-CAPACITY ANODE-LESS SOLID STATE LITHIUM BATTERY
GERBALDI CLAUDIO
2023 - 2024 (In corso) -
MULTISENSOR SORTING TOOLS IN A CIRCULAR ECONOMY APPROACH FOR THE EFFICIENT RECYCLING OF PVB INTERLAYER MATERIAL IN HIGH-QUALITY PRODUCTS FROM LAMINATED GLASS CONSTRUCTION AND DEMOLITION WASTES
GERBALDI CLAUDIO
2021 - 2024 (In corso) -
INDIVIDUAZIONE DI UN PROCESSO INDUSTRIALE SCALABILE PER LA PRODUZIONE DI UNA GIC TERMICAMENTE ESPANDIBILE
GERBALDI CLAUDIO
2022 - 2023 (Concluso) -
SILICON ALLOYING ANODES FOR HIGH ENERGY DENSITY BATTERIES COMPRISING LITHIUM RICH CATHODES AND SAFE IONIC LIQUID BASED ELECTROLYTES FOR ENHANCED HIGH VOLTAGE PERFORMANCE.
GERBALDI CLAUDIO, SMEACETTO FEDERICO
2019 - 2023 (Concluso) -
POLYSTORAGE - EUROPEAN TRAINING NETWORK IN INNOVATIVE POLYMERS FOR NEXT-GENERATION ELECTROCHEMICAL ENERGY STORAGE
GERBALDI CLAUDIO
2019 - 2023 (Concluso) -
TOWARDS SUSTAINABLE, HIGH-PERFORMING, ALL-SOLID-STATE SODIUM-ION BATTERIES
GERBALDI CLAUDIO
2019 - 2022 (Concluso) -
EUROPEAN INFRASTRUCTURE POWERING THE INTERNET OF THINGS
CERQUITELLI TANIA, GERBALDI CLAUDIO
2018 - 2021 (Concluso)
-
HIGH PERFORMING ELECTRICALLY RECHARGEABLE ZINC-AIR BATTERIES FOR SUSTAINABLE MID-TERM ENERGY STORAGE
-
Selezione di pubblicazioni recenti
2023-
Agarose-based Gel Electrolytes for Sustainable Primary and Secondary Zinc-Air Batteries
articolo
García-Gaitán, Estibaliz; Carmen Morant-Miñana, María; Frattini, Domenico; Maddalena, Lorenza; Fina, Alberto; Gerbaldi, Claudio; Cantero, Igor; Ortiz-Vitoriano, Nagore
CHEMICAL ENGINEERING JOURNAL
Elsevier
Vol.472 pp.17 (pp.1-17) ISSN:1385-8947 DOI:10.1016/j.cej.2023.144870 -
A Direct Real-Time Observation of Anion Intercalation in Graphite Process and Its Fully Reversibility by SAXS/WAXS Techniques
articolo
Greco, G.; Elia, G. A.; Hermida-Merino, D.; Hahn, R.; Raoux, S.
SMALL METHODS
Wiley
pp.8 ISSN:2366-9608 DOI:10.1002/smtd.202201633 -
Revealing the competitive effect of N2 and H2O towards CO2 adsorption in N-rich ordered mesoporous carbons
articolo
Maruccia, E.; Piovano, A.; Lourenço, M. A. O.; Priamushko, T.; Cavallo, M.; Bocchini, S.; Bonino, F.; Pirri, F.; Kleitz, F.; Gerbaldi, C.
MATERIALS TODAY SUSTAINABILITY
Elsevier
Vol.21 pp.14 ISSN:2589-2347 DOI:10.1016/j.mtsust.2022.100270
-
Li1.4Al0.4Ge0.4Ti1.4(PO4)3 promising NASICON-structured glass-ceramic electrolyte for all-solid-state Li-based batteries: Unravelling the effect of diboron trioxide
articolo
Saffirio, S.; Falco, M.; Appetecchi, G. B.; Smeacetto, F.; Gerbaldi, C.
JOURNAL OF THE EUROPEAN CERAMIC SOCIETY
Elsevier Ltd
Vol.42 pp.10 (pp.1023-1032) ISSN:0955-2219 DOI:10.1016/j.jeurceramsoc.2021.11.014
-
Solid-State Post Li Metal Ion Batteries: A Sustainable Forthcoming Reality?
articolo
Ferrari, S.; Falco, M.; Munoz-Garcia, A. B.; Bonomo, M.; Brutti, S.; Pavone, M.; Gerbaldi, C.
ADVANCED ENERGY MATERIALS
John Wiley and Sons Inc
Vol.11 pp.30 ISSN:1614-6832 DOI:10.1002/aenm.202100785 -
Unique Carbonate-Based Single Ion Conducting Block Copolymers Enabling High-Voltage, All-Solid-State Lithium Metal Batteries
articolo
Lingua, G.; Grysan, P.; Vlasov, P. S.; Verge, P.; Shaplov, A. S.; Gerbaldi, C.
MACROMOLECULES
American Chemical Society
Vol.54 pp.14 (pp.6911-6924) ISSN:0024-9297 DOI:10.1021/acs.macromol.1c00981
-
Simultaneous X-Ray Diffraction and Tomography Operando Investigation of Aluminum/Graphite Batteries
articolo
Elia, G. A.; Greco, G.; Kamm, P. H.; Garcia-Moreno, F.; Raoux, S.; Hahn, R.
ADVANCED FUNCTIONAL MATERIALS
Wiley-VCH Verlag
Vol.30 pp.9 ISSN:1616-301X DOI:10.1002/adfm.202003913 -
Recent advances in eco-friendly and cost-effective materials towards sustainable dye-sensitized solar cells
articolo
Mariotti, N.; Bonomo, M.; Fagiolari, L.; Barbero, N.; Gerbaldi, C.; Bella, F.; Barolo, C.
GREEN CHEMISTRY
Royal Society of Chemistry
Vol.22 pp.51 (pp.7168-7218) ISSN:1463-9262 DOI:10.1039/D0GC01148G
-
UV-crosslinked composite polymer electrolyte for high-rate, ambient temperature Li-based batteries
proceeding
Falco, M.; Castro, L.; Bella, F.; Meligrana, G.; Smeacetto, F.; Cerri, Isotta Maria; Gerbaldi, C.
In: Titolo volume non avvalorato
Società Chimica Italiana (ITALIA)
Giornate dell’Elettrochimica Italiana (GEI 2019) (Padua (Italy)) 8-12 September 2019
pp.1 -
Understanding the Effect of UV-Induced Cross-Linking on the Physicochemical Properties of Highly Performing PEO/LiTFSI-Based Polymer Electrolytes
articolo
Falco, M.; Simari, C.; Ferrara, C.; Nair, J. R.; Meligrana, G.; Bella, F.; Nicotera, I.; Mustarelli, P.; Winter, M.; Gerbaldi, C.
LANGMUIR
American Chemical Society
Vol.35 pp.10 (pp.8210-8219) ISSN:1520-5827 DOI:10.1021/acs.langmuir.9b00041
-
Spray‐Dried Mesoporous Mixed Cu‐Ni Oxide@Graphene Nanocomposite Microspheres for High Power and Durable Li‐Ion Battery Anodes
articolo
Lefrançois Perreault, L.; Colò, F.; Meligrana, G.; Kim, K.; Fiorilli, S.; Bella, F.; Nair, J. R.; Vitale-Brovarone, C.; Florek, J.; Kleitz, F.; Gerbaldi, C.
ADVANCED ENERGY MATERIALS
John Wiley & Sons, Inc.
Vol.8 pp.12 (pp.1802438-1-1802438-12) ISSN:1614-6840 DOI:10.1002/aenm.201802438
-
Light-cured polymer electrolytes for safe, low-cost and sustainable sodium-ion batteries
articolo
Colo', Francesca; Bella, Federico; Nair, JIJEESH RAVI; Gerbaldi, Claudio
JOURNAL OF POWER SOURCES
Elsevier B.V.
Vol.365 pp.10 (pp.293-302) ISSN:0378-7753 DOI:10.1016/j.jpowsour.2017.08.079 -
Single-ion block copolymer electrolytes based on poly(ethylene oxide) and methacrylic sulphonamide for lithium batteries
proceeding
Porcarelli, Luca; Shaplov, A. S.; Aboudzadeh, M. A.; Bella, Federico; Nair, JIJEESH RAVI; Gerbaldi, Claudio; Mecerreyes, D.
In: Titolo volume non avvalorato
European Polymer Federation (FRANCIA)
16th EPF European Polymer Congress (Lyon (France)) July 2-7, 2017
pp.1
-
Exceptional long-life performance of lithium-ion batteries using ionic liquid-based electrolytes
articolo
Elia, G. A.; Ulissi, U.; Jeong, S.; Passerini, S.; Hassoun, J.
ENERGY & ENVIRONMENTAL SCIENCE
Royal Society of Chemistry
Vol.9 pp.11 (pp.3210-3220) ISSN:1754-5692 DOI:10.1039/c6ee01295g -
Improving efficiency and stability of perovskite solar cells with photocurable fluoropolymers
articolo
Bella, Federico; Griffini, G.; Correa Baena, J. P.; Saracco, Guido; Grätzel, M.; Hagfeldt, A.; Turri, S.; Gerbaldi, Claudio
SCIENCE
American Association for the Advancement of Science
Vol.354 pp.4 (pp.203-206) ISSN:1095-9203 DOI:10.1126/science.aah4046 -
Super Soft All-Ethylene Oxide Polymer Electrolyte for Safe All-Solid Lithium Batteries
articolo
Porcarelli, Luca; Gerbaldi, Claudio; Bella, Federico; Nair, JIJEESH RAVI
SCIENTIFIC REPORTS
Macmillan Publishers
Vol.6 pp.14 (pp.19892-1-19892-14) ISSN:2045-2322 DOI:10.1038/srep19892
-
Innovative high performing metal organic framework (MOF)-laden nanocomposite polymer electrolytes for all-solid-state lithium batteries
articolo
Gerbaldi, Claudio; Nair, JIJEESH RAVI; Anbu Kulandainathan, M.; Senthil Kumar, R.; Ferrara, C.; Mustarelli, P.; Stephan, A. M.
JOURNAL OF MATERIALS CHEMISTRY. A
ROYAL SOC CHEMISTRY
Vol.2 pp.7 (pp.9948-9954) ISSN:2050-7488 DOI:10.1039/c4ta01856g -
Multi-functional energy conversion and storage electrodes using flower-like Zinc oxide nanostructures
articolo
Cauda, Valentina Alice; Pugliese, Diego; Garino, Nadia; Sacco, Adriano; Bianco, Stefano; Bella, Federico; Lamberti, Andrea; Gerbaldi, Claudio
ENERGY
Elsevier
Vol.65 pp.8 (pp.639-646) ISSN:0360-5442 DOI:10.1016/j.energy.2013.12.025
-
Microfibrillated cellulose as reinforcement for Li-ion battery polymer electrolytes with excellent mechanical stability
articolo
Chiappone, Annalisa; Nair, JIJEESH RAVI; Gerbaldi, Claudio; Jabbour, Lara; Bongiovanni, Roberta Maria; Zeno, E.; Beneventi, D.; Penazzi, Nerino
JOURNAL OF POWER SOURCES
Elsevier
Vol.196 pp.9 (pp.10280-10288) ISSN:0378-7753 DOI:10.1016/j.jpowsour.2011.07.015
-
Hydrothermal synthesis of high surface LiFePO4 powders as cathode for Li-ion cells
articolo
Meligrana, Giuseppina; Gerbaldi, Claudio; A., Tuel; Bodoardo, Silvia; Penazzi, Nerino
JOURNAL OF POWER SOURCES
elsevier
Vol.160 pp.7 (pp.516-522) ISSN:0378-7753 DOI:10.1016/j.jpowsour.2005.12.067
-
Agarose-based Gel Electrolytes for Sustainable Primary and Secondary Zinc-Air Batteries
Laboratori di riferimento
