Cosa sono il sodio

Aug 26, 2023

Si scopre che come tutto il resto aveva solo bisogno di più sale.

Le batterie agli ioni di sodio (Na-ioni) utilizzano ioni di sodio anziché ioni di litio per immagazzinare e fornire energia. Il sodio è molto più abbondante ed ecologico del litio, ma ci sono ancora diverse sfide da affrontare per rendere le batterie agli ioni di sodio il nuovo campione delle batterie.

Le batterie stanno diventando fondamentali nella vita di tutti i giorni e chiunque inventi una batteria migliore avrà il mondo su un piatto d'argento. Le batterie agli ioni di sodio sono le principali contendenti al trono detenuto dalle batterie agli ioni di litio, ma cosa le rende esattamente speciali?

Le batterie agli ioni di sodio sono batterie che utilizzano ioni di sodio (minuscole particelle con carica positiva) invece di ioni di litio per immagazzinare e rilasciare energia. Le batterie agli ioni di sodio hanno iniziato a mostrare la loro fattibilità commerciale negli anni ’90 come possibile alternativa alle batterie agli ioni di litio, del tipo comunemente utilizzato nei telefoni e nelle auto elettriche.

Le batterie agli ioni di sodio, chiamate anche batterie agli ioni di Na, utilizzano una reazione chimica per immagazzinare e rilasciare energia elettrica. Come tutte le batterie, hanno due elettrodi (un elettrodo positivo e uno negativo) separati da un elettrolita, ovvero una sostanza speciale che consente agli ioni (minuscole particelle con carica positiva o negativa) di spostarsi tra gli elettrodi.

Correlati: Cos'è una batteria al grafene e come trasformerà la tecnologia?

Le batterie agli ioni di sodio funzionano in modo simile alle batterie agli ioni di litio, ma utilizzano ioni di sodio anziché ioni di litio. La scelta dei materiali per gli elettrodi e gli elettroliti può influenzare le prestazioni e la durata della batteria, pertanto i ricercatori sperimentano costantemente diverse combinazioni per trovare la migliore combinazione di costi, prestazioni e sicurezza. Generalmente, il catodo (l'elettrodo negativo) e l'elettrolita contengono sodio.

Le batterie agli ioni di litio dettano legge al momento, e c'è molta ricerca per renderle ancora migliori di quanto non siano adesso. Tuttavia, le batterie agli ioni di sodio presentano alcuni vantaggi distinti rispetto a loro.

Non esiste una tecnologia delle batterie perfetta e ci sono alcuni motivi per cui le batterie agli ioni di sodio non hanno ancora preso il posto del litio.

A parte questi pro e contro tecnici, la catena di produzione delle batterie agli ioni di sodio ha ancora alcuni nodi da risolvere prima che possa diventare un prodotto commerciale diffuso. Per non parlare del fatto che ingegneri e scienziati stanno lavorando su soluzioni ai restanti punti deboli di questa tecnologia delle batterie.

Ricercatori e aziende di tutto il mondo stanno lavorando per migliorare le prestazioni e la fattibilità commerciale delle batterie agli ioni di sodio. Alcune aree chiave di interesse includono il miglioramento della densità energetica e della tensione delle batterie agli ioni di sodio, nonché l’aumento della loro durata e della velocità di carica/scarica.

Se questi sforzi avranno successo, le batterie agli ioni di sodio potrebbero diventare in futuro una valida alternativa alle batterie agli ioni di litio. Potrebbero essere potenzialmente utilizzati in varie applicazioni, tra cui l’elettronica portatile, i veicoli elettrici e i sistemi fissi di stoccaggio dell’energia.

Correlato: Quanto durano effettivamente le batterie delle auto elettriche?

Nel 2022, i ricercatori del Dipartimento dell’Energia degli Stati Uniti hanno compiuto un importante passo avanti nel migliorare la durata delle batterie agli ioni di sodio. Modificando parte della chimica della batteria, il prototipo di batterie a bottone è durato oltre 300 cicli mantenendo una capacità superiore al 90%. Tuttavia, anche senza questo nuovo approccio alla chimica, sembra che le batterie agli ioni di sodio siano comunque sul punto di raggiungere la produzione di massa.

Nel dicembre del 2022 è stato riferito che una società denominata HiNa, in collaborazione con la China Three Gorges Corporation, di proprietà statale cinese, aveva avviato la produzione di massa di batterie agli ioni di sodio. La prima generazione di batterie HiNa offre valori di densità energetica di 125 Wh/kg, ovvero circa la metà di quella delle batterie agli ioni di litio. Tuttavia, queste batterie hanno una durata nominale di circa 4500 cicli di ricarica, un numero significativamente superiore rispetto alle tipiche batterie agli ioni di litio.