Questo materiale abbondante potrebbe sbloccare batterie più economiche per i veicoli elettrici

May 24, 2023

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

Spostati, litio: c'è una nuova chimica delle batterie in città.

Il litio è attualmente il sovrano del mondo delle batterie, un ingrediente chiave nelle batterie che alimentano telefoni, veicoli elettrici e persino immagazzinano energia nella rete elettrica.

Ma con l’aumento delle preoccupazioni sulla catena di approvvigionamento delle batterie, gli scienziati sono alla ricerca di modi per ridurre gli ingredienti più costosi e meno facilmente disponibili della tecnologia delle batterie. Esistono già opzioni che riducono la necessità di alcuni, come il cobalto e il nichel, ma c’è stata poca possibilità per coloro che cercano di detronizzare il litio.

Negli ultimi mesi, tuttavia, le aziende produttrici di batterie e le case automobilistiche in Cina hanno annunciato incursioni in un nuovo tipo di chimica delle batterie che sostituisce il litio con il sodio. Queste nuove batterie agli ioni di sodio potrebbero contribuire a ridurre i costi sia per lo stoccaggio stazionario che per i veicoli elettrici, se la tecnologia riuscirà a soddisfare le elevate aspettative delle aziende.

A marzo, JAC Motors, una casa automobilistica con sede in Cina, ha pubblicato le foto di un'auto chartreuse che si diceva fosse il primo veicolo al mondo costruito con batterie agli ioni di sodio. Il veicolo compatto era dotato di una batteria da 25 kilowattora prodotta da un’altra società cinese, HiNa Battery, e un comunicato stampa affermava che l’autonomia dell’auto era fino a 250 chilometri (155 miglia). Ad aprile, il più grande produttore cinese di batterie per veicoli elettrici, CATL, ha annunciato di aver sviluppato una batteria agli ioni di sodio che intendeva rilasciare in un veicolo prodotto dalla casa automobilistica Chery. Nessuna delle quattro società ha risposto a una richiesta di commento.

"Stanno facendo questi annunci piuttosto interessanti. Mancano anche molti dettagli", afferma Andy Leach, analista di stoccaggio energetico presso BNEF. Né CATL né HiNa hanno rilasciato tempistiche di produzione o parametri dettagliati delle prestazioni delle batterie, né rivelato quali tipi specifici di batterie agli ioni di sodio intendono utilizzare. Il mistero non sorprende per queste grandi aziende, dice Leach: "Tendono a tenere le carte ben nascoste". Ma lascia domande su quanto potrebbero essere pronte le batterie agli ioni di sodio per i veicoli reali.

Le batterie a base di sodio non sono nuove, ma in passato le carenze tecniche hanno impedito loro di assorbire il litio. Le batterie agli ioni di sodio tradizionalmente si consumano rapidamente e hanno comunque una densità di energia inferiore rispetto a quelle agli ioni di litio, afferma Shirley Meng, ricercatrice presso l'Università di Chicago e l'Argonne National Laboratory.

Una fabbrica pianificata segna un’importante pietra miliare negli Stati Uniti per le nuove batterie che consentono veicoli elettrici a basso costo e di maggiore durata.

Ciò significa che per immagazzinare la stessa quantità di energia, una batteria a base di sodio dovrà essere più grande e più pesante di una equivalente a base di litio. Per i veicoli elettrici, ciò significa un’autonomia più breve per una batteria delle stesse dimensioni.

Una batteria più pesante ed economica potrebbe essere preferibile in alcune circostanze, come per i veicoli elettrici più piccoli e di autonomia inferiore comuni in Cina. L'autonomia annunciata da JAC è paragonabile a quella del Wuling Hongguang Mini, uno dei veicoli elettrici più popolari in Cina, la cui versione a lungo raggio può percorrere fino a 280 km (175 miglia) con una singola carica.

Un mercato un po’ più semplice per le batterie agli ioni di sodio potrebbe essere quello degli impianti di stoccaggio fissi, come quelli utilizzati per fornire energia di riserva per una casa o un’azienda o sulla rete elettrica. Alcune aziende, come Natron, con sede negli Stati Uniti, stanno sviluppando la chimica specificatamente per applicazioni stazionarie, dove dimensioni e peso non sono così critici come lo sono in un'auto in movimento.

Le batterie agli ioni di sodio sono in fase di sviluppo da oltre mezzo secolo e le loro prestazioni sono migliorate costantemente, con guadagni particolarmente consistenti negli ultimi dieci anni, afferma Meng. I ricercatori sulle batterie hanno risolto i problemi precedenti relativi alla durata, in parte trovando elettroliti più compatibili (il liquido che aiuta a trasportare la carica in una batteria) per i materiali degli elettrodi utilizzati nelle celle agli ioni di sodio. I ricercatori hanno anche sviluppato materiali per elettrodi migliori per aumentare la densità energetica delle batterie.