Anche l'Europa lavora sulle batterie agli ioni di sodio

Ricercatori tedeschi hanno scoperto come proteggere l'anodo e aumentare densità energetica e durata

Di: Francesco Barontini

30 gen alle 07:00

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Non c’è solo la Cina impegnata nello studio delle batterie agli ioni di sodio. Ance l’Europa sta giocando la sua parte per avere voce in capitolo su una delle tecnologie più interessanti nel campo degli accumulatori alternativi a quelli agli ioni di litio.

L’Istituto Federale per la Ricerca e la Prova dei Materiali tedesco (BAM), più precisamente, ha sviluppato una serie di soluzioni tecniche che consentono di aumentare la densità energetica e la durata di questo tipo di batterie.

La formazione dello strato di rivestimento

Fino ad oggi, per migliorare questa tecnologia, ci si è concentrati sul catodo, che ha raggiunto più o meno i limiti teorici. I ricercatori tedeschi, invece, hanno avuto un approccio diverso: hanno messo a punto un nuovo anodo capace di aumentare significativamente le prestazioni delle batterie agli ioni di sodio e, soprattutto, che non fa perdere prestazioni durante il primo ciclo di carica.

Durante il primo ciclo di carica, infatti, sull’anodo si formano degli strati derivanti da una reazione chimica con l'elettrolita. Questi strati sono essenziali per i processi elettrochimici che garantiscono il corretto funzionamento della batteria. Quindi devono formarsi correttamente.

Batteria CATL agli ioni di sodio

Foto di: CATL

In una comunicazione ufficiale del BAM si legge: ”Durante questo processo, le molecole di elettrolita si decompongono nell'anodo di carbonio duro e ne penetrano i pori. Occupano spazi vuoti che in realtà sono destinati all'immagazzinamento degli ioni sodio. Questo processo si arresta solo quando si forma una pellicola protettiva stabile sull'anodo. Sebbene questa pellicola protegga l'anodo da un'ulteriore decomposizione da parte dell'elettrolita, consuma una parte dell'energia immagazzinabile”.

Un cuore poroso e uno strato protettivo

Ed ecco la novità della doppia struttura: "Ci siamo resi conto che grandi capacità di accumulo e un'efficiente formazione del film non possono essere ottenute con batterie agli ioni di sodio utilizzando un unico materiale - spiega Tim-Patrick Fellinger, uno dei ricercatori coinvolti - Ciò è dovuto al fatto che i materiali più adatti all'accumulo sono anche quelli più soggetti a perdite durante la formazione del film”.

Quindi, si è provato a realizzare un anodo con struttura di carbonio porosa per il nucleo e uno strato ultrasottile che funge da filtro e che tiene separato l’elettrolita. Così si riescono a mantenere le prestazioni intatte per numerosi cicli di carica e scarica. I risultati di laboratorio sono già promettenti: i materiali sviluppati nello studio hanno raggiunto un'efficienza iniziale dell'82%, rispetto a solo il 18% senza rivestimento. Ora questa soluzione tecnica sarà analizzata da altri istituti di ricerca tedeschi che contribuiranno a metterla a punto definitivamente.