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Batterie agli ioni di sodio per i notebook e le auto del futuro

In Francia pensano che le batterie agli ioni di sodio abbiano un futuro come sostitute di quelle agli ioni di litio.

I notebook del futuro potrebbero avere batterie agli ioni di sodio. RS2E, una rete che mette insieme ricercatori e aziende francesi, ha infatti annunciato di aver realizzato e testato il primo prototipo di batteria agli ioni di sodio in formato "18650", già usato nei computer portatili e nei veicoli elettrici. Si tratta di un formato cilindrico con diametro di 1,8 cm e altezza di 6,5 cm.

"Scienziati in tutto il mondo inclusi Stati Uniti, Giappone, Regno Unito e Israele stanno lavorando su questa tecnologia, considerata oggi la più seria alternativa alle batterie agli ioni di litio che troviamo praticamente in tutti i dispositivi", spiegano al Centre national de la recherche scientifique. "La batteria usata per le automobili Tesla, per esempio, non è altro che una combinazione di diverse migliaia di batterie agli ioni di litio 18650".

batteria ioni sodio 01

Il professor Jean-Marie Tarascon afferma che la batteria agli ioni di sodio è direttamente ispirata a quella agli ioni di litio. "Gli ioni di sodio viaggiano da un elettrodo all'altro, nel corso dei cicli di carica e scarica, e lo fanno senza modificare in alcun modo i materiali posti su ogni elettrodo, in quanto questi hanno la forma di strutture cristalline in cui gli ioni possono entrare agevolmente".

Al momento i ricercatori non hanno rivelato la composizione dei materiali attorno ai due elettrodi della batteria – si tratta di un segreto commerciale. Le prestazioni del prototipo sono però state rese note. Con 90 wattora/chilogrammo la densità energetica della batteria è comparabile ad alcune soluzioni agli ioni di litio, come le batterie al litio-ferro-fosfato. La batteria ha inoltre una durata di vita – il numero massimo di cicli di carica e scarica – che supera 2000 cicli. Primi risultati incoraggianti, che si spera potranno essere migliorati.

batteria ioni sodio 02

La tecnologia delle batterie al sodio non è nuova. Alla fine degli anni '80 fu accantonata in favore di quella litio, la cui superiorità sembrava evidente: grazie a una tensione di 3,5 V, il litio forniva in teoria maggiore energia. Essendo tre volte più leggeri degli ioni di sodio, gli ioni di litio consentivano anche di produrre batterie molto leggere, cosa molto utile ai fini dell'uso in dispositivi elettronici portatili. L'unico svantaggio del litio è la sua (relativa) rarità, e il fatto che si trova solo in alcuni luoghi specifici (Colombia, Cile, Cina, ecc.).

"Quando il mercato dei veicoli elettrici ha iniziato a svilupparsi temevamo un incremento dei prezzi del litio e così il sodio è tornato nuovamente in partita", ha affermato il professor Tarascon. Il sodio è più abbondante (sulla crosta terrestre si trova il 2,6% di sodio rispetto a malapena lo 0,06% del litio), e ampiamente accessibile, in particolare nell'acqua di mare sotto forma di cloruro di sodio.

Le possibilità commerciali sono immense. Il mercato globale delle batterie dovrebbe raggiungere 80 miliardi di dollari nel 2020, il doppio rispetto a oggi. In prospettiva la nuova batteria potrebbe essere utile per lo stoccaggio delle energie rinnovabili intermittenti, come l'eolica o solare. Inoltre si guarda anche ai cosiddetti power all, batterie da installare nelle singole case per usare l'energia rinnovabile accumulata durante il giorno.

"Il formato 18650 ci permette di fornire una dimostra e confrontare le prestazioni delle nostre batterie con quelle di formato simile già disponibili sul mercato. Tuttavia, dovranno essere progettati in altri formati per soddisfare le nuove esigenze", ha spiegato il ricercatore Loïc Simonin.

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