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

Laboratori di riferimento