Per migliorare le batterie agli ioni di sodio bisogna "drogarle"

Ricercatori tedeschi hanno realizzato un nuovo materiale catodico che aumenta la densità energetica e allunga la vita delle celle "NA+"

Il materiale catodico stratificato e drogato per batterie agli ioni di sodio

Francesco Barontini

Di: Francesco Barontini

29 feb 2024 alle 07:00

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Alcuni ricercatori dell’Helmholt-Zentrum di Berlino hanno scoperto come rendere più performanti e stabili le batterie agli ioni di sodio. Il team di scienziati, nello specifico, ha concentrato la ricerca sui materiali catodici da adottare in accumulatori con questa chimica e ha fatto scoperte interessanti.

Prima di tutto, hanno capito che i materiali catodici costituiti da ossidi di metalli di transizione stratificati con altri elementi come nichel e manganese erano particolarmente promettenti nelle batterie agli ioni di sodio. Poi hanno scoperto anche che unendo al materiale catodico elementi estranei come lo scandio o il magnesio si arrivava a una sorta di drogaggio che migliorava la stabilità dei catodi.

Maggior densità, minor degrado

Nel comunicato stampa che ha accompagnato la scoperta si legge: “Utilizzare ossidi di metalli di transizione stratificati nei materiali catodici consente di formare strutture all’interno delle quali gli ioni di sodio possono essere immagazzinati durante la scarica e rilasciati nuovamente durante la carica. Tuttavia, esiste il rischio che si verifichino reazioni chimiche che, per quanto in un primo momento migliorino densità energetica e prestazioni, innescano cambiamenti strutturali che portano a un veloce degrado del catodo”.

La batteria agli ioni di sodio di Northvolt

Per questo motivo, nell’istituto tedesco, si è lavorato per il drogaggio del materiale catodico. I ricercatori hanno selezionato elementi che hanno raggi ionici simili al nichel, ma uno strato di valenza diverso.

“I risultati ottenuti con lo scandio e il magnesio ci hanno sorpresi – ha dichiarato la dottoressa Katherine Mazzio, che ha preso parte al progetto –. Il doping con lo scandio e con il magnesio non ha intaccato le prestazioni, ma ha ridotto considerevolmente i cambiamenti strutturali”.

Dalla Cina al mondo

Le batterie agli ioni di sodio stanno velocemente diventando realtà. Questa tecnologia, che per anni è rimasta chiusa in laboratorio, è già disponibile su un paio di auto elettriche cinesi e vede un crescente interesse da parte di Case automobilistiche e produttori di batterie.

JAC Yiwei 3 - nuova auto elettrica (2)

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Il motivo che le rende attraenti è proprio il sodio, materiale economico e molto diffuso che le rende meno costose delle classiche batterie agli ioni di litio e anche più facili da produrre. Però, come svantaggio, hanno una densità energetica minore e, di conseguenza, a parità di dimensioni e peso, garantiscono autonomie minori.

Studi come quello dell’Helmholt-Zentrum di Berlino consentiranno in futuro di produrre batterie agli ioni di sodio con prestazioni migliori e durata maggiore.

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