Giocando con la chimica delle batterie a ioni di sodio
(Rinnovabili.it) – Le batterie a ioni di sodio rappresentano una delle alternative al litio pensate per l’accumulo energetico su larga scala. Un appeal che nasce soprattutto per le caratteristiche intrinseche del sodio: è economico, abbondante e soprattutto ecocompatibile. Ma come gran parte delle tecnologie che competono con gli ioni di litio, il loro posto oggi è ancora il laboratorio. Perché? Uno dei motivi principali riguarda i materiali attivi impiegati nella realizzazione del catodo delle celle. Si tratta di elementi particolarmente sensibili all’aria: l’esposizione è in grado di degradarli, riducendo le prestazioni della batteria.
>>leggi anche La svolta chimica nelle batterie al sodio<<
Fino a ieri l’unica possibilità per evitare questo problema consisteva nell’impiegare speciali attrezzature che eliminassero l’aria, aumentando di contro i costi produttivi.
I ricercatori dell’Istituto per superconduttori e materiali elettronici dell’Università di Wollongong, in Australia, stanno studiando un modo per eliminare questo costoso passaggio dall’equazione. Il gruppo ha sviluppato con successo un materiale costituito da nano cristalli e basato su metalli di transizione. Si tratta in questo caso di elementi che non sono sensibili all’aria e possono quindi essere prodotti in serie molto più facilmente. Il materiale ha un ulteriore vantaggio: possiede un’eccellente stabilità. Dopo 1000 cicli di carica e scarica mostra ancora una capacità superiore al 70%. Ancora più importante, offre una buona compatibilità con il carbonio duro come anodo offrendo un’alta densità di energia fino a 215 Wh/kg) e buone prestazioni.
“Uno dei problemi in corso per le batterie è la durata della vita, o quante volte può essere caricata e scaricata in modo efficace”, spiega Wenbin Luo, a capo della ricerca. “Grazie a precedenti ricerche siamo stati in grado di realizzare un proof-of-concept che mostrasse le prestazioni di questo materiale, e questo ha rivelato una fantastica densità di energia e durata di vita. Inoltre, abbiamo sviluppato i processi per la produzione di questo materiale in modo economico e semplice, il che è molto importante per renderlo attraente per la commercializzazione”.
Il passo successivo sarà quello di ottimizzare il materiale per ottenere la massima quantità di cicli, fattore chiave nella redditività commerciale delle batterie a ioni di sodio.
>>leggi anche La nuova batteria al sodio allo stato solido, più sicura e potente<<
Il passaggio dal litio al sodio non è semplicemente un passaggio tecnologico ma diventa sopratutto un passaggio economico. Se pensiamo che il cloruro di sodio NaCl è presente a chili nelle nostre case non dobbiamo meravigliarci che la rivoluzione del sodio rispetto al litio sarà vicina, molto vicina. Inoltre il sodio mediamente è 1000 volte più abbondante del litio nel mondo ed i prezzi dei sali di sodio sono migliaia di volte più economici del litio. Sulla scia della batteria ZEBRA un prodotto a marchio italiano che è una batteria al sodio liquido e che opera a circa 300°C abbastanza apprezzata nel mondo con una chimica semplice dato che entra in gioco il sale da cucina secondo lo schema (semplificato): Ni(solido)+2NaCl(fuso) = 2Na(liquido) + NiCl2(fuso). Credo che su questo percorso i colossi della chimica nel mondo stiano per varare veri sistemi rivoluzionari ed a (bassa temperatura da 30°C a 60°C max) in cui miscele eutettiche di sali sodio saranno artefici di batterie al sodio (solido) con elettroliti liquidi e bassofondenti con voltaggi e velocità di carica da farci dimenticare rapidamente il pur sempre eccezionale Lithium.