Le batterie al litio hanno dominato il mercato delle tecnologie moderne, alimentando dispositivi che spaziano dagli smartphone alle auto elettriche. Tuttavia, l’uso di litio solleva preoccupazioni riguardo alla sua scarsità, al costo elevato e alle difficoltà legate alla sua estrazione. Non a caso, da tempo centri di ricerca e università studiano soluzioni alternative alle batterie al litio, focalizzandosi su quelle agli ioni di sodio.
Sebbene queste batterie siano considerate una valida opzione, non riescono ancora a raggiungere l’efficienza delle celle al litio a causa dei materiali utilizzati nella loro costruzione. Ma un’importante svolta arriva da un team internazionale di scienziati e ricercatori universitari, che ha sviluppato una soluzione in grado di migliorare la densità energetica e l’efficienza delle batterie al sodio del 15% rispetto ai modelli precedenti.
Il predominio e i limiti delle batterie al litio
Le batterie al litio sono la tecnologia dominante per dispositivi come smartphone, laptop e veicoli elettrici. Tuttavia, il litio presenta limiti significativi: è una risorsa scarsa, costosa e complessa da estrarre. Inoltre, la sua disponibilità è fortemente influenzata da considerazioni geopolitiche, alimentando preoccupazioni sulla sostenibilità di lungo termine di questa tecnologia.
Questi problemi spingono la ricerca verso alternative più accessibili e rispettose dell’ambiente. Appunto, le batterie agli ioni di sodio, che, secondo Pieremanuele Canepa (a capo del Canepa Lab dell’Università di Houston), sono 50 volte più economiche del litio e facilmente ricavabili dall’acqua di mare. Inoltre, “potrebbero essere più economiche e più facili da produrre, contribuendo a ridurre la dipendenza dal litio e rendendo la tecnologia delle batterie più accessibile in tutto il mondo“.
Nonostante il loro potenziale, le batterie agli ioni di sodio presentano alcune limitazioni significative: una densità energetica relativamente bassa, che ne riduce la competitività sul mercato, e l’impiego di elettroliti liquidi organici, che comportano problemi di sicurezza.
Un nuovo materiale per le batterie agli ioni di sodio
Per superare queste limitazioni, un team internazionale di ricerca, che include il già citato Canepa Research Laboratory dell’Università di Houston, ha sviluppato una soluzione innovativa: un nuovo materiale a base di fosfato di vanadio sodico.
Grazie a questo materiale, i ricercatori hanno progettato un prototipo di batteria agli ioni di sodio, che stando ai testi condotti offre una densità energetica di 458 Wh/kg, rispetto ai 396 Wh/kg delle versioni precedenti.
Il segreto del successo di questa batteria sperimentale risiede nell’impiego del vanadio, che permette alla batteria di accumulare e rilasciare energia in modo più efficiente. Inoltre, funzionando come un sistema monofase, il materiale rimane stabile sia durante la carica che durante la scarica, quando rilascia o assorbe ioni sodio.
Altra particolarità di questo materiale è il fatto di essere in grado di erogare una tensione continua di 3,7 volt rispetto al sodio metallico, superando i 3,37 volt offerti dai materiali tradizionali. Sebbene questa differenza possa sembrare minima, in realtà si tratta di un notevole miglioramento della densità energetica, che aumenta del 15%.
Verso un futuro energetico sostenibile
Lo sviluppo di questo nuovo materiale ha implicazioni che vanno oltre le batterie al sodio. Il metodo di sintesi usato per produrre la batteria sperimentale potrebbe essere applicato a materiali simili, aprendo la strada a nuove tecnologie di accumulo energetico.
Addirittura, in futuro si potrebbero rendere più accessibili e sostenibili le batterie per dispositivi di uso quotidiano. E favorire così la transizione verso un’economia energetica più pulita.
“Il nostro obiettivo è trovare soluzioni pulite e sostenibili per l’accumulo di energia“, ha affermato Canepa. “Questo materiale dimostra che le batterie agli ioni di sodio possono soddisfare le elevate esigenze energetiche della tecnologia moderna, rimanendo comunque convenienti e rispettose dell’ambiente“.
