Sodio, possibile sostituto del litio per le batterie

Tra le problematiche legate alle batterie agli ioni di litio, oltre alle preoccupazioni circa la loro affidabilità, vi è anche quella dell'approvvigonamento del materiale: la maggior parte delle riserve di litio disponibili sul pianeta e sfruttabili dal punto di vista commerciale si trovano nell'America Latina (Bolivia, Cile, Argentina) rendendo quindi la disponibilità del materiale suscettibile alle instabilità politiche.

Fin da quando le batterie al litio sono arrivate sul mercato, il mondo della ricerca si è interrogato sulla possibilità di individuare un sostituto al litio, vedendo nel sodio un candidato promettente. Disponibile in abbondanza sul pianeta (2,6% nella crosta terrestre, rispetto allo 0,06% del litio), ha la caratteristica di avere delle similitudini chimiche con il litio. L'ostacolo più grosso per l'impiego del sodio nella costruzione di batterie è però rappresentato dallo sviluppo di elettrodi adatti.

Alla fine di novembre un gruppo di ricercatori francesi del CNRS - Centro Nazionale per la Ricerca Scientifica e del CEA - Commissione per l'energia atomica e alternativa ha annunciato di aver prodotto, in collaborazione con la Research Netwrok on Electrochemical Energy Storate, un prototipo di batteria agli ioni di sodio che può conservare un quantitativo accettabile di carica, in un formato simile a quella di una pila stilo AA.

I ricercatori non hanno spiegato come abbiano realizzato l'elettrodo negativo, proteggendosi con un generico "segreto commerciale", ma nel mese di ottobre gli stessi ricercatori hanno richiesto un brevetto per un elettrodo caratterizzato da una struttura stratificata che prevede l'impiego di un composto di ossido di titanio.

Laurence Croguennec, scienziato dei materiali presso il CNRS, ha spiegato: "La chimica è molto simile a quella delle batterie al litio e da questo punto di vista non ci sono particolari difficoltà. I meccanismi sono gli stessi e tutto il processo industriale per la loro produzione è il medesimo". Il sodio è però un portatore di carica meno efficiente rispetto al litio, caratteristica che va a condizionare la tensione erogata dalla batteria e che impone quindi l'individuzione di materiali adeguati in grado di compensare il problema.

Se le batterie agli ioni di sodio riusciranno a raggiungere lo stesso livello delle batterie al lito rappresenta ancora un interrogativo aperto. "Lo sviluppo dell'elettrodo ha richiesto sei mesi, quindi questo ci offre una speranza di miglioramento. Le performance rilevate sono abbastanza buone come punto di partenza e i materiali possono essere ulteriormente ottimizzati" ha spiegato Croguennec.

Per il momento le batterie al sodio hanno una capacità di stoccaggio di 90Wh/kg, comparabile a quella delle prime batterie al litio, e una vita utile di 2000 cicli di carica/scarica: "Non siamo ancora vicini ai livelli di energia che è possibile riscontrare, per esempio, nelle automobili Tesla". Lo stoccaggio di energia da fonti rinnovabili è l'applicazione attualmente più interessante per le batterie al sodio, dato che possono essere più economiche per unità di energia stoccata e sono dimensionalmente scalabili come le batterie al litio. Anche se i prototipi realizzati sono ancora lontani dalla maturità commerciale, i ricercatori hanno affermato di essere in trattativa con possibili partner.