Batterie "al sale": come funzionano e a che punto siamo

Dopo tanto parlare le batterie agli ioni di litio sono in procinto di arrivare sul mercato. Eccone vantaggi e svantaggi

Batterie agli ioni di sodio di CATL

Francesco Barontini

Di: Francesco Barontini

13 nov 2022 alle 01:00

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Nella continua ricerca di prodotti migliori, l’industria delle batterie sta lavorando alacremente sugli accumulatori agli ioni di sodio. Basano il loro funzionamento sulle stesse logiche di quelli agli ioni di litio, con la differenza che sostituiscono il prezioso metallo con un elemento ben più diffuso ed economico.

Alcuni definiscono le batterie agli ioni di sodio “batterie al sale” per l’elemento su cui fanno perno. La definizione non è del tutto esatta, essendoci già delle batterie al sale vere e proprie che hanno caratteristiche e usi completamente diversi. Ma ci arriveremo dopo.

Partiamo con il dire che le batterie agli ioni di sodio sono di tipo ricaricabile e che utilizzano anch’esse gli ioni per i cicli di carica e scarica. Nello specifico, sfruttano lo spostamento da catodo ad anodo degli ioni durante la ricarica e lo spostamento in direzione opposta (da anodo a catodo) per cedere energia a dispositivi esterni.

Un futuro possibile

Gli studi sulle batterie agli ioni di litio hanno iniziato a intensificarsi una decina di anni fa, quando le aziende che producono accumulatori per auto elettriche hanno iniziato ad essere attratte dalla possibilità di utilizzare un materiale molto più facile da reperire del litio. Il sodio, inoltre, ha un costo decisamente inferiore e, una volta giunto al momento di essere smaltito, ha anche un minore impatto sull’ambiente.

Le batterie agli ioni di sodio hanno minore densità energetica rispetto a quelle agli ioni di litio (quindi per raggiungere le stesse quantità di energia accumulata saranno più pesanti) e tendono a decadere più velocemente in termini di prestazioni. In altri aspetti, però, sono meglio di quelle agli ioni di litio. Ad esempio: si caricano più in fretta.

Vantaggi:

Costi più bassi
Maggiore facilità di reperimento delle materie prime
Impatto ambientale contenuto

Svantaggi:

Minore densità energetica
Decadimento più rapido delle prestazioni

Un punto di svolta

Per anni i progressi su densità energetica e durata media delle batterie non sono stati significativi. E per quanto questo tipo di batteria abbia mantenuto vivo l’interesse degli addetti ai lavori, la sua adozione è stata limitata a qualche sistema stazionario di accumulo.

Celle agli ioni di sodio della britanni Faradion

Ora invece la tecnologia ha fatto consistenti passi avanti e le batterie agli ioni di sodio potrebbero presto essere usate anche sulle auto (dove ancora non hanno debuttato).

Dalla Cina all’Europa

Ad essere in vantaggio rispetto alla concorrenza sembra essere CATL. Il principale costruttore di batterie per auto elettriche al mondo ha infatti annunciato di aver realizzato un accumulatore che ha già raggiunto una densità energetica di 160 Wh/kg (gli ioni di litio viaggiano ormai ben oltre i 200 Wh/kg con prodotti sperimentali che superano anche i 400 Wh/kg). CATL ha fatto sapere che sta già lavorando a una seconda generazione di questo tipo di accumulatori che dovrebbe arrivare a 200 Wh/kg e che nel 2023 questa batteria troverà finalmente applicazione sulle auto elettriche.

Ma la Cina non è l’unica interessata a questa tecnologia. In Germania, e più precisamente all’Università di Humboldt, a Berlino, si studia una batteria agli ioni di sodio innovativa sia per i materiali usati sia per il fatto che sfrutta l’intercalazione (accumulo di ioni di sodio in un reticolo cristallino) sia nell’anodo sia nel catodo. Il progetto, finanziato dal Consiglio Europeo della ricerca nell’ambito del programma Orizzonte 2020 dell’Unione Europea, è ancora in fase embrionale ma potrebbe in futuro permettere al Vecchio Continente di giocare un ruolo da protagonista su questa tecnologia.

La batteria agli ioni di sodio realizzata negli Usa e in grado di reggere 300 cicli

La “vera” batteria al sale

La batteria agli ioni di sodio, si diceva in inizio di articolo, è chiamata anche batteria al sale. Non senza rischio di fraintendimenti, visto che una batteria al sale vera e propria, in realtà esiste, ma ha un funzionamento del tutto diverso. La batteria al sale è una batteria termica. Significa che accumula energia sotto forma di calore e la rilascia quando necessario. Ne esistono di diversi tipi e sono utilizzate, come si può intuire, in sistemi stazionari.

L’Italia gioca un ruolo importante in questo tipo di batterie con diverse società che, appunto, producono questi tipi di accumulatori. Tra i nomi più noti quello di Fiamm e quello di Proytem AMG, azienda con sede a Napoli e interamente Made in Italy che abbina questo tipo di accumulatori agli impianti fotovoltaici.

Per finire, ricordiamo che la Sony (ma studi simili sono portati avanti anche nei Paesi Bassi) sta mettendo a punto sistemi di stoccaggio dell’energia che usano innovative batterie allo zucchero. Ma questa è – in tutti i sensi – un’altra storia.

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