A lungo abbiamo utilizzato sempre lo stesso identico tipo di batterie, forse del tutto inconsapevoli (anche alla luce dei mancati progressi della scienza) che in realtà esistono in effetti molte altre soluzioni alternative di ricarica ancor più efficaci e sostenibili. In tempi non sospetti per esempio si è spesso iniziato a parlare anche delle batterie al sodio, che possono garantire importanti risparmi economici. Purtroppo però questo tipo di strumento deve ancora sopportare una serie di limitazioni che andrebbero risolte prima di poter essere commercializzate per un’ampia gamma di applicazioni (oggi vengono sfruttate soprattutto in ambito automotive). Vediamo dunque tutto quello che è necessario sapere nel merito della questione.
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Come funzionano le batterie al sodio
Anche il sodio, esattamente come il litio, è un metallo alcalino presente nel Gruppo 1 della tavola periodica: entrambi si trovano uno al di sotto dell’altro nella sua prima colonna. Questo dettaglio è importante da ricordare, perché significa che proprio per questo motivo condividono una serie di caratteristiche chimiche e fisiche importanti.
Le batterie al litio sono quelle più comuni e quelle che fin dagli anni ’70 hanno iniziato ad essere commercializzate, mettendo di fatto in secondo piano le loro “cugine” batterie al sodio già esistenti ai tempi.
Entrambi i tipi di batterie presentano un meccanismo di funzionamento essenzialmente simile e, tra l’altro, la maggior parte dei materiali degli elettrodi utilizzati nella tecnologia delle batterie al sodio sono stati presi in prestito dalla tecnologia delle batterie al litio. Una e l’altra tecnologia impiega degli ioni per il trasporto e l’accumulo di energia.
Questi prodotti nello specifico presentano dunque una cella al sodio composta da un polo positivo, chiamato catodo, realizzato con un materiale che può trattenere il sodio, un polo negativo, noto come anodo, di solito composto da carbonio, e un liquido elettrolitico che contiene atomi di sodio in forma ionica. Questo elettrolita, un liquido organico, riempie lo spazio all’interno della cella, svolgendo il ruolo di ponte tra il catodo e l’anodo, permettendo agli ioni di muoversi.
Gli ioni di sodio si spostano dal polo positivo (catodo) al polo negativo (anodo) attraverso l’elettrolita e il separatore, guidati dalla corrente elettrica durante la fase di ricarica. Durante la scarica, gli ioni ritornano al catodo e un flusso di elettroni, ovvero corrente elettrica, scorre nel circuito esterno nella direzione opposta al processo di carica. Quando la batteria viene caricata, gli ioni di sodio ritornano all’anodo fino a quando non viene raggiunta una tensione di fine carica predefinita.
I vantaggi
Si parta dal presupposto che il materiale alcalino presente in queste batterie è presente in grandi quantità sul nostro pianeta, il che rende tali batterie una soluzione versatile ed economica presentando, per l’appunto, bassi costi di produzione.
Ci sono però molti altri aspetti positivi che andrebbero messi in luce: si tratta infatti di batterie caratterizzate da una ricarica rapida, da una grande stabilità contro le temperature estreme e sono sicure rispetto alla possibilità di surriscaldamento o in cui si presenti un’instabilità termica. Non richiedendo litio, cobalto, rame o nichel che possono rilasciare gas inquinanti in caso di incendio sono inoltre meno tossiche.
Gli svantaggi
Purtroppo, trattandosi di batterie relativamente nuove sul mercato, manca ancora una catena di approvvigionamento industriale consolidata e, di conseguenza, la loro applicazione su larga scala resta limitata, perlomeno fino da oggi. Inoltre, vale la pena sottolineare che tali batteriee vantano una bassa densità energetica rispetto ad altre batterie popolari come le batterie al litio, che sono dunque capaci di immagazzinare meno energia per unità di peso; in generale, sono anche caratterizzate da una minor durata.
Campi di applicazione
Come anticipato in precedenza, questo tipo di batterie sono attualmente piuttosto diffuse in ambito automobilistico. Più in generale, le batterie al sodio potrebbero rivelarsi un’alternativa alle batterie al litio in applicazioni dove il fattore economico è molto più importante rispetto a quello legato alle prestazioni. Più specificamente, i bassi costi e la bassa densità energetica rendono le batterie al sodio particolarmente adatte per applicazioni stazionarie e sistemi di accumulo di energia: si pensi ad esempio ai sistemi fotovoltaici e a quelli eolici con un profilo di produzione intermittente.
Nel merito della questione si è espresso anche Alan Pastorelli, CTO e co-fondatore dell’azienda Flash Battery, che ha dichiarato:
“Le batterie al sodio attualmente presentano prestazioni limitate a causa della bassa densità energetica, ma rappresentano una vera alternativa al litio per applicazioni a minori prestazioni. Si tratta di un aspetto cruciale se vogliamo soddisfare la domanda di questo mercato in continua crescita. Dobbiamo continuare a guardare al futuro e garantire la sostenibilità della catena di approvvigionamento utilizzando il litio nelle applicazioni dove è indispensabile, continuando nel contempo a cercare tecnologie che consentano di differenziare una parte della produzione e porre fine alla forte dipendenza dal litio per coprire l’intera domanda.”