Come il sodio potrebbe cambiare le regole del gioco per le batterie

May 06, 2023

Potrebbero essere all’orizzonte batterie più economiche.

Questo articolo è tratto da The Spark, la newsletter settimanale sul clima del MIT Technology Review. Per riceverlo nella tua casella di posta ogni mercoledì, iscriviti qui.

Allacciate le cinture, perché questa settimana parliamo di batterie.

Negli ultimi due mesi ho notato molti annunci su un nuovo tipo di batteria, che potrebbe scuotere notevolmente le cose se tutte le promesse che sto sentendo si rivelassero vere.

Il nuovo sfidante? Batterie agli ioni di sodio, che sostituiscono il sodio con il litio che alimenta oggi la maggior parte dei veicoli elettrici e dispositivi come telefoni cellulari e laptop.

Le batterie agli ioni di sodio potrebbero farsi strada in alcuni angoli del mercato delle batterie già entro la fine di quest’anno, e potrebbero contribuire notevolmente a ridurre i costi dei veicoli elettrici. . Ho scritto una storia su tutti gli annunci recenti e dovresti leggerla se sei curioso di sapere quali aziende si stanno lanciando in questa tendenza e quali sono i loro piani.Ma per la newsletter di questa settimana, scaviamo un po' più a fondo nella chimica e consideriamo cosa potrebbero significare i dettagli per il futuro delle batterie per veicoli elettrici.

Uno dei motivi per cui il litio domina le batterie oggi è assolutamente, esasperatamente semplice: è piccolo.

Lo dico nel senso più letterale, atomico. Il litio è il terzo elemento più leggero, più pesante solo dell’idrogeno e dell’elio. In fondo, è difficile battere il metallo più leggero esistente se stai cercando di realizzare batterie compatte e leggere.

E ridurre peso e dimensioni è l’obiettivo per realizzare qualsiasi cosa, dagli iPhone ai veicoli elettrici: una batteria leggera e potente significa che il tuo telefono può essere più piccolo e la tua auto può guidare più lontano. Quindi uno dei modi principali in cui abbiamo misurato il progresso delle batterie è la densità di energia, ovvero quanta energia può contenere una batteria in una determinata dimensione.

Le batterie a base di sodio potrebbero iniziare ad arrivare sul mercato quest’anno, se le aziende seguiranno i loro piani.

Se si guarda a questa realtà chimica, non c'è quasi da meravigliarsi che le batterie agli ioni di litio siano esplose in popolarità sin dal loro debutto commerciale negli anni '90.Ovviamente ci sono anche altri fattori, come la capacità degli ioni di litio di raggiungere tensioni elevate per fornire molta potenza, ma il vantaggio di essere leggeri e portatili è difficile da sopravvalutare.

Anche le batterie agli ioni di litio hanno beneficiato del fatto di essere l’operatore storico. Ci sono innumerevoli ricercatori che esplorano il mondo alla ricerca di nuovi materiali e nuovi modi per costruire celle agli ioni di litio, e molte aziende ne producono in numero maggiore, il che si traduce in una maggiore efficienza. Di conseguenza, i costi sono diminuiti praticamente ogni anno per decenni (con la notevole eccezione del 2022).

E allo stesso tempo, la densità di energia sta aumentando, una tendenza di cui sono personalmente grato perché spesso dimentico di caricare il telefono per giorni interi, e in genere funziona molto meglio quando ciò accade ora rispetto a pochi. anni fa.

Ma solo perché oggi gli ioni di litio dominano il mondo delle batterie non significa che schiacceranno la concorrenza per sempre.

Ho già scritto in precedenza del crescente numero di opzioni nel settore delle batterie, soprattutto nel contesto dell'accumulo stazionario sulla rete elettrica.Ciò è particolarmente importante nella transizione verso fonti energetiche rinnovabili intermittenti come l’eolico e il solare.

Mentre oggi i sistemi di backup tendono a utilizzare batterie agli ioni di litio poiché sono disponibili, molte aziende stanno lavorando per costruire batterie che potrebbero eventualmente essere ancora più economiche e robuste. In altre parole, molti ricercatori e aziende vogliono progettare batterie appositamente per lo stoccaggio stazionario.

Le nuove batterie potrebbero essere realizzate con materiali abbondanti come ferro o plastica, ad esempio, e potrebbero utilizzare acqua invece di solventi organici per spostare la carica, affrontando le preoccupazioni persistenti sulla sicurezza delle installazioni di batterie agli ioni di litio su larga scala.