Esplorare il potenziale delle batterie al sodio: uno sguardo al futuro dello stoccaggio energetico sostenibile e conveniente

Sebbene esistano risorse mondiali sufficienti per soddisfare la domanda di litio nei prossimi anni, alcuni analisti temono che la mancanza di investimenti – in primis – possa portare ad una certa carenza nel medio termine, dal momento che la capacità di estrazione del settore non è cresciuta al ritmo giusto. tassi necessari negli ultimi anni, secondo i dati più recenti.

Per questo motivo IDTechEx prevede una crescita significativa della domanda di batterie al sodio, soprattutto in quelle applicazioni in cui non sono strettamente necessarie elevate densità di energia (sistemi stazionari di accumulo di energia, veicoli elettrici a basso costo, ecc.).

Questi tipi di batterie fanno a meno di materiali come il cobalto nel catodo. Inoltre, il sodio non si lega elettrochimicamente con l'alluminio a temperatura ambiente, il che rende possibile sostituire il collettore di corrente in rame all'anodo con un collettore in alluminio notevolmente più economico; ciò a sua volta aumenta il tasso di sicurezza, poiché le celle possono effettivamente essere trasportate scariche.

Tre famiglie principali di materiali catodici per batterie al sodio sono attualmente oggetto di approfondite ricerche: ossidi metallici stratificati, composti polianionici e analoghi del "blu di Prussia". Queste sostanze chimiche, sviluppate rispettivamente da aziende come Faradion (Regno Unito), Tiamat (Francia) o Natron (USA), sono infatti adatte per un'ampia varietà di applicazioni.

Gli ossidi stratificati dei metalli di transizione hanno una struttura che consente l'inserimento reversibile del sodio. Il suo principale vantaggio è il basso peso molecolare, che si traduce in un'elevata capacità specifica; soffrono però di una certa instabilità strutturale (soprattutto alle alte tensioni), motivo per cui hanno una capacità di cicli piuttosto bassa.

I materiali polianionici hanno una capacità inferiore a causa del loro peso molecolare più elevato e della bassa conduttività, ma in cambio offrono una tensione più elevata e una migliore stabilità strutturale. Gli analoghi del blu di Prussia sono l’alternativa più conveniente, ma soffrono di una bassa densità di energia volumetrica rispetto alla prima opzione.

Quale dei tre è allora il miglior investimento? Ciò dipende dall'applicazione specifica e dai requisiti di ciascun progetto. Come spiegato in precedenza, gli ossidi metallici stratificati offrono un'elevata capacità specifica ma possono avere una durata di ciclo inferiore; i materiali polianionici forniscono alta tensione e stabilità strutturale a scapito di capacità e conduttività inferiori; mentre gli analoghi del blu di Prussia sono un'opzione conveniente con una densità di energia volumetrica inferiore.

È essenziale considerare fattori quali costi, prestazioni, sicurezza e sostenibilità per determinare l'uso (o l'investimento) più adatto per una particolare applicazione. La ricerca, lo sviluppo e le innovazioni in questi materiali continueranno probabilmente a plasmare il futuro della tecnologia delle batterie al sodio, rendendola più accessibile a vari settori e applicazioni.

Le batterie al sodio rappresentano infatti un’alternativa promettente alle batterie agli ioni di litio grazie alla loro sostenibilità, convenienza e potenziale per applicazioni ad ampio raggio. Sebbene ciascun materiale catodico (ossidi metallici stratificati, composti polianionici e analoghi del blu di Prussia) presenti vantaggi e svantaggi, determinare la scelta ideale dipende dai progetti specifici e dai loro requisiti specifici. Si prevede che la ricerca, lo sviluppo e l’innovazione continui nel settore delle batterie al sodio faranno avanzare ulteriormente la tecnologia, aprendo nuove possibilità e opportunità per sistemi di stoccaggio dell’energia e veicoli elettrici più ecologici ed economici.

Fonte: IDTechEX

Tutte le immagini per gentile concessione di Tesla Inc.

Nico Caballero è specializzato in Data Analytics ed energia solare. Ha inoltre conseguito un diploma in auto elettriche presso la Delft University of Technology nei Paesi Bassi e si diverte a fare ricerche sulle batterie Tesla e sui veicoli elettrici. Può essere raggiunto su @NicoTorqueNews su Twitter. Nico copre gli ultimi avvenimenti di Tesla e dei veicoli elettrici a Torque News.