Il mercato delle batterie cresce a ritmi forsennati. Con esso, di pari passo, la richiesta di terre rare e metalli (almeno finché il riciclo non esprimerà a pieno le sue potenzialità). È per questo che l’Università Humboldt di Berlino ha avviato un progetto per la realizzazione di batterie agli ioni di sodio che possono affermarsi come valida alternativa ai classici accumulatori agli ioni di litio.

Nello specifico, i ricercatori tedeschi hanno iniziato a valutare caratteristiche e prestazioni di celle agli ioni di sodio con soluzioni inedite sia per l’elettrolita sia per la composizione chimica degli elettrodi. Lo scopo è quello di definire un prodotto in grado di soddisfare le esigenze di un'auto elettrica riducendo le quantità di materiali preziosi al suo interno.

Il segreto della doppia intercalazione

Il professor Philipp Adelhem, a capo del gruppo di ricerca, ha spiegato il loro diverso approccio: "Le batterie al litio si basano sull'accumulo di ioni di litio in anodo e catodo; noi cerchiamo soluzioni diverse. Abbiamo scelto gli ioni di sodio poiché si trovano anche nel sale da cucina, che è molto più economico e di facile reperimento. Stiamo lavorando per immagazzinare gli ioni di sodio all’interno di un guscio di solvato, ovvero il solvente dalla soluzione elettrolitica che separa i due elettrodi. Ciò consente di ottenere reazioni di accumulo completamente nuove".

Il metodo utilizzato dal team di ricerca, che lavora al progetto dal 2020, si chiama intercalazione e comporta l’accumulo di ioni di sodio in un reticolo cristallino. La novità riguarda il fatto che questo processo, fino a ora, si limitava all’elettrodo negativo, mentre ora è stato esteso anche a quello positivo.

Guillermo Ferrero, primo autore della pubblicazione, ha detto: “Con il disolfuro di titanio e la grafite abbiamo combinato per la prima volta due materiali che assorbono e rilasciano lo stesso solvente durante la carica e la scarica della batteria. Questo permetterà di avere una batteria con due elettrodi che si basano entrambi sulla co-intercalazione reversibile di molecole di solvente”. I vantaggi sono molteplici. Katherine Mazzio, che ha preso parte allo studio, ha spiegato infatti come questa co-intercalazione può migliorare sensibilmente l’efficienza della batteria, che ha prestazioni migliori e anche un maggiore range d’esercizio riguardo alle temperature.

Europa VS Asia

L’innovativa batteria agli ioni di sodio messa a punto dagli scienziati della Humboldt è ancora a uno stato iniziale di sviluppo, ma sembra dare all’Europa la possibilità di giocare un ruolo di primaria importanza nella progettazione e produzione di questo particolare tipo di accumulatori, ai quali stanno lavorando anche aziende asiatiche come CATL.

Il progetto è finanziato dal Consiglio europeo della ricerca nell’ambito del programma Orizzonte 2020 dell’Unione Europea.