Il 2024 sarà l’anno delle batterie agli ioni di sodio. In realtà hanno già esordito nel 2023, ma nei prossimi mesi saranno tante le aziende che debutteranno sul mercato con questo tipo di accumulatori. Piacciono perché hanno un funzionamento analogo a quello delle batterie agli ioni di litio ma, a differenza di queste, utilizzano materiali - come il sodio, appunto - meno costosi e più facili da reperire (il sodio è il sesto elemento più comune sulla terra e costituisce il 2,6% della crosta terrestre).

Un po’ come le batterie litio-ferro-fosfato (Lfp), se vogliamo citare altre chimiche che consentono di realizzare prodotti con prestazioni ragionevoli a prezzi più contenuti. Torniamo però alle batterie agli ioni di sodio: sono considerate tra le più promettenti al mondo e si pensa che da qui al 2033 cresceranno di circa il 600%.

Cambiano solo le materie prime

Le batterie agli ioni di sodio, come detto, hanno un’architettura analoga a quella delle batterie agli ioni di litio. Quindi, come queste, sono dotate degli stessi elementi principali: il catodo, l’anodo, il separatore e l’elettrolita. Il sodio, in particolare, sostituisce il litio nel catodo, mentre per il catodo si usano ancora miscele a base di carbonio che di solito sono ottenute tramite carbonizzazione ad alta temperatura di biomassa di antracite, resina fenolica e altre sostanze.

Nelle batterie agli ioni di sodio, inoltre, è possibile utilizzare alluminio al posto del rame. È più economico e consente di abbassare ulteriormente i costi di produzione. Nulla cambia invece a livello di separatore, ancora in materiale plastico.

Sono facili da costruire

Il primo vantaggio delle batterie agli ioni di sodio riguarda il fatto che possono essere costruite sulle stesse linee delle batterie agli ioni di litio. Bastano poche modifiche e, quindi, investimenti contenuti. Questa opportunità rende la tecnologia facilmente scalabile e le consente una diffusione più rapida.

Inoltre, questo tipo di batterie ha prestazioni costanti in un range di temperatura maggiore. Funzionano correttamente da -40 gradi a 80 °C. In più, resistono meglio alle fiamme, risultando quindi più sicure. Le batterie agli ioni di sodio hanno anche una durata maggiore.

C’è un relativo problema di peso

Le batterie agli ioni di sodio, però, hanno una densità energetica più bassa. Questo significa che è necessario costruire batterie più grandi e pesanti per ottenere autonomie paragonabili a quelle delle batterie agli ioni di litio o, al contrario, che confrontando batterie di pari dimensioni quelle agli ioni di sodio offrono percorrenze minori rispetto a quelle agli ioni di litio.

A questo si aggiunge anche il fatto che il sodio ha un peso specifico maggiore rispetto al litio. Di conseguenza, per quanto sodio e litio nelle rispettive batterie siano usati in percentuali abbastanza basse, le batterie agli ioni di sodio rischiano di essere più pesanti: una caratteristica che le rende meno attraenti in numerosi campi di applicazione come, per esempio, sulle auto elettriche.

La JAC Hua Xianzi

La JAC Hua Xianzi

Dopo le cinesi, anche Stellantis le vuole

Le batterie agli ioni di sodio sono già una realtà, parlando di vetture a zero emissioni. La prima auto a usarle è la Hua Xianzi, citycar prodotta dal JAC e Volkswagen che ha debuttato sul mercato nello scorso anno e che promette un’autonomia di 250 km. JAC ha battuto tutti sul tempo, ma sono tante le aziende produttrici e le Case automobilistiche che inizieranno a proporle.

Su tutte, CATL e BYD. La prima sta lavorando su celle sempre più evolute, che di generazione in generazione aumentano la densità energetica (ora siamo a circa 160 Wh/kg rispetto a una densità media degli ioni di litio di 250-300 Wh/kg). Ma nella corsa verso questo tipo di batterie si è inserita anche Stellantis, che ha da poco siglato un accordo con la francese Tiamat proprio per sviluppare accumulatori di questo tipo per le sue prossime vetture elettriche economiche.

La batteria Qilin di CATL

La batteria Qilin di CATL è compatibile con diverse chimiche