Batterie agli ioni di sodio: tutti i vantaggi rispetto al litio

La tecnologia alla base del funzionamento delle batterie è in costante evoluzione, spinta dalla crescente necessità di individuare soluzioni di stoccaggio energetico sicure, efficienti ed ecosostenibili. Le batterie agli ioni di litio, inventate da John B. Goodenough, sono oggi onnipresenti. Tuttavia, presentano diversi svantaggi: soprattutto in termini di impatto ambientale e di progressivo esaurimento delle risorse per produrle. Una svolta cruciale potrebbe arrivare con le batterie agli ioni di sodio, dimostratesi in grado di poter tenere testa alle moderne sfide tecnologiche.

Batterie agli ioni di sodio: cosa sono e come funzionano

È un’azienda statunitense, Natron Energy, ad annunciare di aver raggiunto un traguardo storico annunciando la produzione in massa delle nuove batterie agli ioni di sodio.

Questi tipi di batterie promettono una serie di vantaggi rispetto alle tradizionali batterie Li-ion. Offrono un’elevata densità di potenza, combinata con una velocità di ricarica superiore e un ciclo di vita prolungato. Sono inoltre prive di materiali come litio, cobalto, rame, nichel e non sono infiammabili, garantendo una maggiore sicurezza e stabilità rispetto ad altre tecnologie.

Tutte caratteristiche che potrebbero venire incontro alle crescenti esigenze energetiche, anche e soprattutto in ambito data center: qui i requisiti saranno sempre più stringenti, con l’esplosione delle soluzioni di intelligenza artificiale (IA). Il numero uno di ARM, Rene Haas, ha recentemente fatto due conti sui consumi energetici che contraddistinguono le applicazioni di IA.

Natron Energy avvierà la produzione della nuova generazione di batterie presso il suo impianto appena inaugurato a Holland, nel Michigan (USA).

La fabbrica produrrà batterie da 600 Megawatt complessivi l’anno e fungerà da modello per sviluppare strutture di dimensioni ancora maggiori e incentivare la produzione su larga scala.

Elettrodi blu di Prussia e cicli di carica-scarica

Gli elettrodi blu di Prussia sono dispositivi utilizzati in elettrochimica e in alcuni tipi di sensori. Sono realizzati incorporando il composto chimico blu di Prussia (o composto di ferricianuro ferrico) in una matrice conduttiva, come carbonio o platino. Il blu di Prussia è un composto chimico noto per la sua capacità di ossidarsi e ridursi reversibilmente.

Le batterie al sodio di Natron si servono di elettrodi di questo tipo, brevettati da Natron. A detta dell’azienda, possono stoccare e trasferire gli ioni di sodio più velocemente e con una resistenza interna inferiore a qualunque altra soluzione oggi disponibile sul mercato.

La chimica delle batterie Natron fa in modo che durante i cicli di carica e scarica non vi sia alcuna variazione significativa di volume e di caratteristiche all’interno dei materiali interni. In molte batterie, specialmente in quelle agli ioni di litio, i materiali all’interno degli elettrodi possono subire variazioni di dimensioni e stress meccanici in grado di danneggiare la struttura della batteria nel tempo, riducendo la sua durata e affidabilità. Tanto che gli ingegneri di Natron affermano che una singola batteria può sopportare fino a 50.000 cicli di carica-scarica.

Una catena di approvvigionamento che esclude materiali sempre più rari e costosi

Realizzate con materiali di base tra cui alluminio, ferro, manganese ed elettrolita di sodio, le batterie di Natron rappresentano un’alternativa responsabile, dal punto di vista ambientale e sociale, alle batterie piombo-acido e agli ioni di litio.

Come evidenziato in precedenza, la catena di approvvigionamento (supply chain) delle nuove batterie agli ioni di sodio non presuppone l’utilizzo di litio, cobalto, nichel o altri minerali difficili da ottenere.

Alla tecnologia proposta da Natron ha fatto da sponda ARPA-E (Advanced Research Projects Agency-Energy), agenzia governativa USA che ha il compito di promuovere la ricerca e lo sviluppo di tecnologie energetiche innovative e ad alto impatto che possano contribuire alla sicurezza energetica, alla sostenibilità ambientale e alla competitività economica del Paese.

L’ARPA-E si concentra su aree tecnologiche strategiche e ad alta potenzialità: l’investimento di 19,8 milioni di dollari nel lavoro compiuto da Natron è la cartina tornasole di quanto si voglia scommettere sul progetto. Natron ha complessivamente investito 40 milioni di dollari per aggiornare l’impianto produttivo da 300 milioni di dollari e convertire le linee di produzione esistenti da Li-ion alle batterie al sodio.

Credit immagini pubblicate nell’articolo: Business Wire/Natron Energy.