IT202100010658A1 - Metodo per elettrodeposizione in due fasi di materiale capacitivo da applicare nella costruzione di elettrodi per energy storage devices e materiale ottenuto con l'applicazione di tale metodo - Google Patents

Metodo per elettrodeposizione in due fasi di materiale capacitivo da applicare nella costruzione di elettrodi per energy storage devices e materiale ottenuto con l'applicazione di tale metodo Download PDF

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Description

Descrizione dell?invenzione Industriale avente per titolo:
?METODO PER ELETTRODEPOSIZIONE IN DUE FASI DI MATERIALE CAPACITIVO DA APPLICARE NELLA COSTRUZIONE DI ELETTRODI PER ENERGY STORAGE DEVICES E MATERIALE OTTENUTO CON L?APPLICAZIONE DI TALE METODO?
DESCRIZIONE
La presente invenzione si riferisce ad un metodo di elettrodeposizione di materiale capacitivo, per la realizzazione di elettrodi da applicare in sistemi di accumulo di energia elettrica (supercondensatori, batterie e sistemi o tecnologie correlate) e al materiale ottenuto con l?applicazione di detto metodo.
Il materiale pu? essere depositato e applicato su diversi substrati naturalmente conduttivi o resi tali tramite trattamenti di electroless plating.
L?invenzione si riferisce anche al materiale ottenuto con l?applicazione di detto metodo
La crescente importanza dei dispositivi elettronici avanzati, portatili e/o indossabili, cos? come l?alimentazione di vetture provviste di motorizzazione elettrica, ha reso lo stoccaggio di energia un problema critico. L?energia elettrica pu? essere immagazzinata in batterie (Li o Liioni). Tuttavia la loro durata di vita limitata costituisce ancora una grave limitazione.
Una valida alternativa ? costituita, almeno in prospettiva, dai supercondensatori, a causa della loro eccellente velocit? di carica-scarica e della lunga durata operativa.
Tuttavia i supercondensatori soffrono ancora di una bassa densit? di energia che rimane lontana dalle batterie agli ioni di litio. Per le applicazioni pi? impegnative ? necessario un miglioramento significativo della loro densit? di energia volumetrica / areale.
Vi ? quindi una necessit? di materiali per la costruzione di elettrodi porosi e/o ad elevato sviluppo superficiale per la fabbricazione di supercondensatori con elevata densit? energetica.
Il brevetto US 2018/0166222 (Porous electrodes and method and fabrication thereof) descrive un metodo per la formazione di uno strato conduttivo mesoporoso e il deposito di un materiale capacitivo entro i pori di detto strato conduttivo mesoporoso.
Descrive inoltre un elettrodo comprendente uno strato conduttivo mesoporoso e un materiale capacitivo entro i pori dello strato conduttivo mesoporoso stesso.
Il brevetto US 2018/0166222 risolve almeno in parte il problema della scarsa densit? di corrente tramite un elevato aumento delle superfici di contatto tra materiale a conduzione elettronica e il materiale capacitivo, tuttavia questo aumento di superficie si manifesta essere ancora insufficiente per ottenere i risultati cercati.
Inoltre, nella procedura proposta, l?elettrodeposizione ? limitata ai soli metalli come Pt Au e Ti. Infatti la procedura che viene proposta deve necessariamente limitarsi a questi tre materiali, in quanto la successiva deposizione di materiale capacitivo viene svolta in polarizzazione anodica, per cui altri metalli o leghe verrebbero danneggiati durante la procedura.
Scopo della presente invenzione ? quello di superare almeno in parte gli inconvenienti lamentati attraverso un metodo di elettrodeposizione di materiale capacitivo, per la costruzione di elettrodi, da applicare in sistemi di accumulo di energia elettrica, ovvero supercondensatori, batterie e sistemi o tecnologie correlate.
Quello descritto e altri scopi, come verr? esplicitato nel seguito, vengono raggiunti con un metodo ed un materiale rispettivamente conformi alle rivendicazioni 1 e 11.
Il metodo ? del tipo che prevede una prima elettrodeposizione, su un substrato conduttivo, di un primo rivestimento poroso di materiale conduttivo, seguita da una seconda elettrodeposizione di un secondo rivestimento di materiale capacitivo entro i pori di detto primo rivestimento poroso conduttivo, ed ? caratterizzato dal fatto di prevedere le seguenti fasi:
- una prima fase di elettrodeposizione, su detto substrato conduttivo, di un primo rivestimento di materiale conduttivo, essendo previsti primi mezzi atti ad ottenere detto primo rivestimento nanostrutturato, in modo da avere un elevato sviluppo superficiale;
- una seconda fase di elettrodeposizione, su detto primo rivestimento, in modo da ottenere un secondo rivestimento di materiale capacitivo, atto a consentire l?accumulazione di energia elettrica, ottenendo in questo modo detti elettrodi;
in cui detta seconda elettrodeposizione avviene in polarizzazione catodica.
Il materiale ? caratterizzato dal fatto di essere ottenuto con il metodo descritto.
Forme di realizzazione preferite e varianti non banali della presente invenzione formano l?oggetto delle rivendicazioni dipendenti.
Resta inteso che tutte le rivendicazioni allegate formano parte integrante della presente descrizione.
Il trovato in questione risolve gli inconvenienti in questione in quanto le particolari condizioni di processo promuovono una crescita dendritica dello strato deposto nella prima fase di elettrodeposizione. Ci? consente di ottenere superfici di contatto tra materiale capacitivo e conduttore elettronico che superano di molto quanto ottenibile con le tecniche note.
Il materiale ottenuto con il metodo secondo l?invenzione, pu? essere impiegato per realizzare elettrodi nella costruzione di celle per accumulo di energia elettrica. Il particolare comportamento elettrochimico dipende da diversi fattori, primo tra tutti la natura dello strato di materiale capacitivo e possibili sinergie con lo strato conduttivo sottostante. Oltre a questi, cambiando opportunamente i parametri costruttivi del dispositivo, si pu? mettere a punto la risposta del dispositivo stesso, spaziando da comportamenti supercapacitivi verso comportamenti battery-like.
L?invenzione ? direttamente implementabile in un ambiente industriale e scalabile molto facilmente, grazie al fatto che ? possibile utilizzare una vasta variet? di substrati, e quindi di materiali, oltre a poter essere svolta in una linea di produzione di elettrodeposizioni galvaniche.
I prodotti che derivano dall?impiego di elettrodi costruiti con questo metodo, ossia i sistemi di accumulo di energia elettrica come supercondensatori, batterie e tecnologie correlate, hanno un impiego vastissimo in diversi settori, dall?elettronica di consumo alla mobilit? elettrica, con richieste di mercato in continuo aumento nei prossimi anni.
Ulteriori vantaggi e miglioramenti che vengono apportati rispetto alle tecnologie attualmente in uso per la costruzione di elettrodi sono i seguenti:
- la semplicit? del processo produttivo in quanto basato su tecniche note e applicate a livello industriale (elettrodeposizione) ma con parametri appositamente scelti per ottenere le caratteristiche volute dello strato depositato, in particolare la elevatissima superficie dello strato stesso,
- la versatilit? del processo riguardo alla variet? di substrati, essendo possibile scegliere, in linea di principio, qualunque tipologia di substrato, flessibile o rigido, uniforme o con geometrie complesse, con materiali di diversa natura;
- la facile scalabilit? industriale, grazie ad un processo rapido, con poche necessit? strumentali, e con possibilit? di scegliere procedimenti eco-compatibili e sostenibili.
Risulter? immediatamente ovvio che si potranno apportare a quanto descritto innumerevoli varianti e modifiche (per esempio relative a forma, dimensioni, disposizioni e parti con funzionalit? equivalenti) senza discostarsi dal campo di protezione dell'invenzione, come appare dalle rivendicazioni allegate.
La presente invenzione verr? meglio descritta da alcune forme preferite di realizzazione, fornite a titolo esemplificativo e non limitativo, con riferimento ai disegni allegati, nei quali:
- la FIG. 1 mostra un substrato sottoposto successivamente alle varie fasi del trattamento secondo la presente invenzione;
- la FIG. 2 mostra la struttura del primo rivestimento;
- la FIG. 3 mostra il secondo rivestimento;
- le FIGG. 4(a, b) mostrano la possibilit? di differenti modalit? di applicazione della corrente di processo.
Il metodo secondo la presente invenzione ? atto alla produzione di elettrodi da utilizzare in sistemi di accumulo di energia elettrica. In particolare si tratta di un trattamento galvanico appositamente progettato per poter essere applicato su substrati adatti, che siano elettricamente conduttivi o resi tali mediante un trattamento di electroless plating, con lo scopo di depositare dei rivestimenti di materiale capacitivo, ovvero attivo dal punto di vista elettrochimico, che consenta quindi di accumulare energia elettrica.
In FIG. 1 ? mostrato un substrato (1) sottoposto successivamente alle varie fasi del trattamento secondo l?invenzione.
Il metodo secondo l?invenzione comprende:
- una fase di pretrattamento del substrato (1), se necessaria, in modo da ottenere un substrato (2) elettricamente conduttivo;
- una prima fase di elettrodeposizione, in modo da ottenere un primo rivestimento (3) (FIG. 2) di materiale metallico nanostrutturato ad elevato sviluppo superficiale;
- una seconda fase di elettrodeposizione, in polarizzazione catodica, in modo da ottenere un secondo rivestimento (4) (FIG.3) di materiale capacitivo per l?accumulo di energia elettrica;
- una fase di finitura, se necessaria, che comprende il lavaggio in acqua distillata e l?asciugatura, in modo da ottenere un elettrodo (5) privo di residui di soluzioni provenienti dalle precedenti fasi del trattamento.
Fase di pretrattamento
Detta fase di pretrattamento comprende dei passaggi iniziali in cui il substrato (1) viene preparato per i trattamenti successivi di elettrodeposizione galvanica. Il lavaggio avviene immergendo il substrato in acqua deionizzata.
A tal proposito due variabili devono essere tenute in considerazione, la conducibilit? del substrato (1) e la compatibilit? chimica con il trattamento successivo. Il substrato (1) deve essere reso elettricamente conduttivo nel caso in cui si stia procedendo all?utilizzo di materiali isolanti, quali ad esempio materiali ceramici, polimerici o compositi; in tal senso si procede con un pretrattamento di electroless plating per depositare un materiale metallico in superficie, ottenendo cos? un substrato conduttivo (2). Tale materiale metallico potr? essere scelto in modo da garantire una compatibilit? chimica con il trattamento successivo (ad esempio si sceglie di effettuare il deposito di rame nel caso in cui nella fase successiva venga effettuata una deposizione galvanica di rame).
Prima fase di elettrodeposizione
Si tratta della procedura di deposizione galvanica vera e propria. Lo scopo di questa fase ? quello di depositare tramite una reazione elettrochimica detto primo rivestimento metallico nanostrutturato (3), mostrato in dettaglio in FIG.
2, in cui viene messa in evidenza una crescita dendritica, con conseguente elevatissimo sviluppo superficiale. Quest?ultima caratteristica ? favorevole all?aumento della capacit? di accumulo di energia elettrica. Questo effetto viene ottenuto stimolando la reazione elettrochimica di riduzione dell?idrogeno, detta reazione avvenendo naturalmente nelle procedure di elettrodeposizione. Aumentando la produzione di bolle di idrogeno, queste svolgono l?effetto di agente templante dinamico, permettono cio? di controllare la morfologia e la tipologia di crescita della microstruttura. Nella FIG. 2 viene evidenziata la dipendenza della struttura ottenibile del primo rivestimento (3) in funzione della densit? di corrente J del processo di deposizione. Si ottiene un rivestimento (3a) compatto, con una bassa densit? di corrente (J<0,001 A/cm<2>) ed una microstruttura fine (3b) J=0,001?0,05 A/cm<2>), fino ad una crescita dendritica (3c), per densit? di corrente progressivamente crescenti (J=0,5?3 A/cm<2>).
Partendo da una soluzione acquosa che contiene al suo interno gli ioni del metallo che deve essere depositato, viene applicata una corrente polarizzando catodicamente il substrato conduttivo (2). In questo modo viene stimolata una reazione di riduzione per cui gli ioni metallici vengono ridotti allo stato metallico in corrispondenza della superficie di detto substrato conduttivo (2). ? possibile controllare la tipologia di crescita e la morfologia del primo rivestimento (3) ottenuto con questa procedura controllando i seguenti parametri di processo:
- densit? di corrente J;
- durata del processo di deposizione t;
- temperatura del bagno di deposizione T.
La densit? di corrente J, espressa in A/cm<2>, agisce nel senso che un aumento della corrente di riduzione degli ioni metallici porta generalmente a crescite con microstruttura fine e possibilmente dendritiche, e quindi ad elevato sviluppo superficiale. L?elevata densit? di corrente permette di ottenere allo stesso tempo una struttura molto porosa grazie all?effetto templante dinamico, svolto dalle bolle di idrogeno che vengono sviluppate dalla reazione di riduzione dell?idrogeno stesso, che ? fortemente stimolata in tali condizioni. Laddove la reazione di riduzione genera una bolla di idrogeno isolante, la reazione di riduzione del metallo che sta avvenendo contemporaneamente viene temporaneamente interrotta. Questo fenomeno avviene in maniera fortemente casuale e all?aumentare del tempo di deposizione t aumenta generalmente la dimensione media dei pori.
La durata del processo di deposizione t, espressa in secondi, agisce nel senso che una durata maggiore determina una quantit? maggiore di materiale depositato.
La temperatura T del bagno di deposizione (soluzione contenente ioni del metallo da depositare) influenza la crescita del primo rivestimento metallico (3); l?effetto specifico dipende dalla formulazione del bagno e in particolare dalla concentrazione dei reagenti in soluzione. ? noto che un aumento della temperatura della soluzione porta a variazioni della mobilit? ionica (un aumento di temperatura favorisce la conducibilit? ionica) e a variazioni delle specie gassose disciolte in soluzione (all?aumentare della temperatura diminuisce la solubilit?); ? possibile prevedere che un aumento della temperatura porti all?ottenimento di depositi pi? uniformi, allo stesso tempo il particolare effetto ottenuto dipender? dai reagenti presenti nel bagno.
Allo scopo di ottenere un rivestimento ad elevato sviluppo superficiale, sono scelte tipicamente densit? di corrente dell?ordine di 0,5?3 A/cm<2 >per detta prima fase di elettrodeposizione. I tempi di deposizione possono variare generalmente da 1 a 60 secondi, in modo da ottimizzare la quantit? di materiale depositato in funzione dell?elettrodo in costruzione. Infine ? preferibile operare a temperatura ambiente in quanto la procedura viene semplificata.
? possibile prevedere in questa prima fase di elettrodeposizione modificazioni della tipologia di erogazione della corrente di riduzione, la quale non deve necessariamente avvenire in modo costante.
Nella FIG. 4a ? riportata una procedura standard, in cui la corrente viene erogata al livello massimo scelto per un tempo t in modo costante. Nella FIG. 4b invece vengono introdotte due variazioni dell?erogazione, inizialmente viene applicata una densit? di corrente bassa, poi una rampa a velocit? costante porta il livello di densit? di corrente fino al livello massimo, che viene mantenuto fino alla fine del processo di deposizione.
Al termine della deposizione del primo rivestimento (3) di materiale metallico ad elevato sviluppo superficiale, viene effettuata una operazione di lavaggio in acqua distillata allo scopo di eliminare qualunque residuo di soluzione del primo bagno di elettrodeposizione.
Seconda fase di elettrodeposizione
Il substrato ad elevato sviluppo superficiale (3), ottenuto nella prima fase, viene utilizzato per depositare su di esso un secondo rivestimento (4) di un materiale capacitivo, con il quale ? possibile accumulare energia elettrica. Un esempio di materiale capacitivo ? dato dagli ossidi dei metalli di transizione, come ad esempio NiO, RuO2, MnO2, CuO, Cu2O, Fe2O3, Fe3O4, V2O5, Co3O4 o relative forme idrate o miste. Detto rivestimento (4), con questa tipologia di ossidi, ? ottenuto tramite una procedura di elettrodeposizione galvanica partendo dagli appropriati precursori.
Detta seconda fase di elettrodeposizione ? effettuata in polarizzazione catodica, allo scopo di permettere l?utilizzo di un?ampia gamma di metalli per la realizzazione del primo rivestimento (3).
Anche durante detta seconda fase, ? possibile ottenere un controllo sulle caratteristiche microstrutturali e quindi sulle performance ottenute dalla procedura. Ad esempio variando i tempi di deposizione e la densit? di corrente, si ottiene di variare la massa depositata.
Grazie alla particolare microstruttura del substrato ottenuto durante la prima fase di elettrodeposizione, si otterranno eccellenti caratteristiche elettrochimiche per l?elettrodo finale.
I due principali effetti cercati sono:
- aumento del rapporto capacit? specifica/area attiva che genera un aumento della densit? di energia dei dispositivi costruiti;
- diminuzione dei valori di resistenza interna dei dispositivi con relativo incremento della densit? di potenza dei dispositivi costruiti.
In conclusione, l?incremento di area specifica in sinergia alla deposizione di materiale capacitivo, conduce all?ottenimento di dispositivi per l?accumulo di energia elettrica con energia specifica (Wh/kg o Wh/L) e potenza specifica (W/kg o W/L) superiori rispetto allo stato dell?arte, ad esempio da 5 a >10 Wh/kg e da 1 a 9 kW/kg.
La scelta del materiale capacitivo da depositare durante la seconda fase di elettrodeposizione verr? effettuata in base al comportamento elettrochimico voluto dell?elettrodo finale (5). ? possibile ad esempio depositare degli ossidi di metalli di transizione, e in questo caso ogni ossido avr? un comportamento elettrochimico differente, e potrebbe svolgere funzioni differenti anche in base alla scelta dell?elettrodo opposto e alla tipologia di elettrolita.
Un esempio si pu? trovare nella costruzione di un elettrodo pseudo-capacitivo, in cui solitamente un ossido di metalli di transizione, depositato in piccole quantit? e in contatto con un elettrolita, ha un comportamento elettrochimico tale per cui le reazioni redox che avvengono generano una risposta simile a quella di un condensatore. La risposta elettrochimica del sistema pu? essere variata semplicemente cambiando la quantit? di materiale capacitivo depositato. realizzando degli elettrodi pi? spessi, la risposta tende a diventare pi? simile a quella delle batterie, con cinetiche pi? lente ma con una densit? di energia accumulabile maggiore.
Nel caso della seconda fase di elettrodeposizione, allo scopo di ottenere un rivestimento capacitivo con diverse propriet? adattabili in base al materiale e alla quantit? depositata, vengono applicate densit? di corrente dell?ordine di 0,1?100 mA/cm<2>. I tempi di deposizione possono variare generalmente da 1 a 20 minuti, in modo da ottimizzare la quantit? di materiale depositato in funzione dell?elettrodo in costruzione. Infine ? preferibile operare a temperatura ambiente, in quanto la procedura viene semplificata.
Fase finale di finitura
La fase finale di finitura comprende un lavaggio finale degli elettrodi in acqua distillata, in modo da eliminare qualsiasi residuo di soluzione usata come bagno di deposizione. Segue l?asciugatura degli elettrodi, necessaria per preparare il materiale alle successive fasi di lavorazione, ad esempio una procedura di fustellatura.
Il metodo ? facilmente scalabile in ambito industriale, in quanto la produzione pu? essere effettuata in linee di trattamenti galvanici di tipo noto.
Il metodo descritto presenta numerosi vantaggi rispetto allo stato dell?arte.
In primo luogo l?applicazione di elevate correnti durante la prima fase di elettrodeposizione, grazie all?effetto di crescita dendritica stimolato dall?elevata densit? della corrente di processo e all?effetto templante dato dalla riduzione dell?idrogeno in soluzione, permette di ottenere un substrato elettricamente conduttivo con una superficie effettiva estremamente elevata.
La crescita dendritica ? dovuta al fatto che l?aumento della densit? di corrente durante la reazione elettrochimica di riduzione di ioni metallici in soluzione ha una forte influenza sulla microstruttura e sulla crescita del deposito. Un aumento della corrente infatti porta generalmente ad una microstruttura con grani molto fini fino a raggiungere una crescita di tipo dendritico. Una microstruttura come quella mostrata in FIG. 2 offre una superficie effettiva superiore rispetto ad un normale deposito metallico, e questo ? un effetto benefico ai fini della costruzione di dispositivi di accumulo di energia elettrica con performance di densit? di energia e densit? di potenza superiori.
Durante una procedura di elettrodeposizione galvanica, la reazione di riduzione principale ? sempre accompagnata dalla reazione secondaria di riduzione di idrogeno, definita spesso parassita in quanto parte della carica applicata per ottenere il deposito metallico viene spesa per la reazione secondaria, con perdita di efficienza.
Le reazioni in generale si possono esprimere nel seguente modo:
- Reazione di riduzione principale (metallo):
- Reazione di riduzione secondaria o parassita (idrogeno):
Mentre in una normale procedura di elettrodeposizione ? necessario diminuire il pi? possibile la formazione di idrogeno gassoso per le diverse difficolt? tecnologiche che ne derivano, nel caso della procedura qui riportata lo sviluppo di idrogeno ? invece voluto e stimolato grazie all?applicazione di elevate densit? di corrente.
L?evoluzione di idrogeno gassoso comporta la formazione di bolle elettricamente isolanti in corrispondenza del substrato, per cui la reazione principale di riduzione dello ione metallico viene temporaneamente e localmente interrotta fino al successivo distacco della bolla, generando una crescita porosa e casuale. Anche in questo caso ? possibile controllare la microstruttura del deposito modificando la corrente applicata (quindi la quantit? di idrogeno prodotto) e il tempo di deposizione. Quest?ultimo parametro ha particolare effetto sulla dimensione della porosit? media, in quanto un aumento del tempo di deposizione ? correlato ad un effetto di coalescenza delle bolle di idrogeno, per cui si otterranno dei pori di dimensione maggiore.
Nel caso di deposizione di rivestimento metallico nanostrutturato applicando 2 A/cm<2 >di corrente per 30 secondi a temperatura ambiente, si ottiene un rivestimento con uno sviluppo superficiale tale per cui la capacit? del solo deposito metallico raggiunge valori di 1?10 mF/cm<2>. Questo valore pu? essere confrontato con quello teorico relativo ad un doppio strato elettrico in ambiente acquoso su un?area di 1 cm<2>, ovvero circa 345 ?F; nel caso del deposito metallico quindi si ottiene una capacit? specifica almeno 30 volte superiore. A questo deposito viene aggiunto successivamente ulteriore materiale capacitivo che permette un ulteriore incremento delle performance.
Un esempio semplice ma che chiarisce bene l?effetto benefico dell?aumento di superficie effettiva si trova nella costruzione di elettrodi di sistemi che funzionano come condensatori (es. supercondensatori); la quantit? di energia E accumulabile da un condensatore dipende dalla capacit?, secondo la seguente relazione:
in cui V ? il valore massimo della finestra di potenziale entro la quale il sistema lavora, C ? la capacit? espressa come
in cui ? ? la permittivit? del dielettrico che separa due conduttori, d ? la distanza fra gli stessi e A ? la superficie dei due conduttori.
? chiaro che un incremento di superficie effettiva genera un incremento di capacit? e quindi un aumento della quantit? di energia accumulabile dai dispositivi.
Allo stesso modo ? possibile fare delle considerazioni sulle performance di potenza, tipicamente calcolata utilizzando la seguente espressione:
in cui V indica la finestra di potenziale massima entro la quale pu? lavorare il sistema, Rdc ? la resistenza opposta dal sistema al passaggio di corrente, parametro inversamente proporzionale alla superficie per cui un aumento di quest?ultima porta ad una forte diminuzione della resistenza e quindi ad un miglioramento della performance di potenza.
Si sono descritte delle forme preferite di attuazione dell?invenzione, ma naturalmente esse sono suscettibili di ulteriori modifiche e varianti nell?ambito della medesima idea inventiva. In particolare, agli esperti nel ramo risulteranno immediatamente evidenti numerose varianti e modifiche, funzionalmente equivalenti alle precedenti, che ricadono nel campo di protezione dell'invenzione, come evidenziato nelle rivendicazioni allegate nelle quali i segni di riferimento posti tra parentesi non possono essere interpretati nel senso di limitare le rivendicazioni stesse. Inoltre, la parola ?comprendente? non esclude la presenza di elementi e/o fasi diversi da quelli elencati nelle rivendicazioni. L?articolo ?un?, ?uno? o ?una? precedente un elemento non esclude la presenza di una pluralit? di tali elementi. Il semplice fatto che alcune caratteristiche siano citate in rivendicazioni dipendenti diverse tra loro non indica che una combinazione di queste caratteristiche non possa essere vantaggiosamente utilizzata.

Claims (11)

RIVENDICAZIONI
1. Metodo di elettrodeposizione di materiale capacitivo (4), per la costruzione di elettrodi (5), da applicare in sistemi di accumulo di energia elettrica, cio? supercondensatori, batterie e sistemi o tecnologie correlate, del tipo che prevede una prima elettrodeposizione, su un substrato conduttivo (2), di un primo rivestimento poroso nanostrutturato (3) di materiale conduttivo, seguita da una seconda elettrodeposizione di un secondo rivestimento (4) di materiale capacitivo entro i pori di detto primo rivestimento poroso conduttivo (3), caratterizzato dal fatto di prevedere le seguenti fasi:
- una prima fase di elettrodeposizione, su detto substrato conduttivo (2), di un primo rivestimento (3) di materiale conduttivo, essendo previsti primi mezzi atti ad ottenere detto primo rivestimento (3) nanostrutturato, in modo da avere un elevato sviluppo superficiale;
- una seconda fase di elettrodeposizione, su detto primo rivestimento (3), in modo da ottenere un secondo rivestimento (4) di materiale capacitivo, atto a consentire l?accumulazione di energia elettrica, ottenendo in questo modo detti elettrodi (5);
in cui detta seconda elettrodeposizione avviene in polarizzazione catodica.
2. Metodo di elettrodeposizione di materiale capacitivo secondo la rivendicazione 1, caratterizzato dal fatto che detti primi mezzi, atti ad ottenere detto primo rivestimento (3) nanostrutturato, comprendono una densit? di corrente di processo compresa tra 0,5 A/cm<2 >e 3 A/cm<2>.
3. Metodo di elettrodeposizione di materiale capacitivo secondo la rivendicazione 1, caratterizzato dal fatto di prevedere una fase di pretrattamento di un substrato (1) in materiale elettricamente isolante, in modo da ottenere detto substrato (2) elettricamente conduttivo.
4. Metodo di elettrodeposizione di materiale capacitivo secondo la rivendicazione 3, caratterizzato dal fatto che detto materiale elettricamente isolante ? un materiale polimerico, ceramico o composito.
5. Metodo di elettrodeposizione di materiale capacitivo secondo le rivendicazioni 3 e 4, caratterizzato dal fatto che detta fase di pretrattamento del substrato (1) comprende un procedimento di electroless plating atto a depositare un materiale conduttivo sulla superficie di detto substrato (1).
6. Metodo di elettrodeposizione di materiale capacitivo secondo la rivendicazione 5, caratterizzato dal fatto che detto materiale conduttivo depositato sulla superficie di detto substrato (1) mediante procedimento di electroless plating ? chimicamente compatibile con il materiale conduttivo con cui ? realizzato detto primo rivestimento (3).
7. Metodo di elettrodeposizione di materiale capacitivo secondo la rivendicazione 1, caratterizzato dal fatto di prevedere ulteriormente una fase finale di finitura comprendente un lavaggio degli elettrodi (5) in acqua distillata, in modo da eliminare qualsiasi residuo di soluzione usata come bagno di deposizione, seguita dall?asciugatura di detti elettrodi (5).
8. Metodo di elettrodeposizione di materiale capacitivo secondo almeno una delle rivendicazioni da 1 7, caratterizzato dal fatto che detto materiale conduttivo con cui ? realizzato detto primo rivestimento conduttivo (3) ? un materiale metallico.
9. Metodo di elettrodeposizione di materiale capacitivo secondo almeno una delle rivendicazioni da 1 8, caratterizzato dal fatto che detto materiale capacitivo, con cui ? realizzato detto secondo rivestimento capacitivo (4), ? un ossido di un metallo di transizione.
10. Metodo di elettrodeposizione di materiale capacitivo secondo la rivendicazione 9, caratterizzato dal fatto che detto ossido di un metallo di transizione ? NiO, RuO2, MnO2, CuO, Cu2O, Fe2O3, Fe3O4, V2O5, Co3O4 o relative forme idrate o miste.
11. Materiale nanostrutturato, da applicare in sistemi di accumulo di energia elettrica, cio? supercondensatori, batterie e sistemi o tecnologie correlate, in particolare per elettrodi positivi di supercondensatori, caratterizzato dal fatto di essere ottenuto con un metodo conforme alle rivendicazioni da 1 a 10.
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