Batterie al sale, una soluzione possibile

Batterie a base di sodio: soluzione alla crisi del litio
Destinate a diventare un'alternativa efficace ed economica.

Il litio è al centro dell'attenzione, quando si tratta di tecnologia delle batterie, ma il suo vicino sulla tavola periodica, potrebbe seriamente spodestarlo.

Le batterie agli ioni di sodio attirano sempre di più l'attenzione dei ricercatori e dei produttori. I progressi tecnologici suggeriscono che, rispetto alle batterie agli ioni di litio, potrebbero ottenere prestazioni simili o superiori in una gamma veramente ampia di applicazioni, il tutto senza i problemi di approvvigionamento. La domanda crescente di batterie ha fatto salire alle stelle il prezzo del litio, che è più che quadruplicato negli ultimi anni, il sodio, al contrario, ha possibilità di utilizzo quasi illimitate e di conseguenza il costo molto favorevole

Un prodotto stabile e di facile reperimento
Il sodio è molto più abbondante, il che lo rende meno costoso e più ecologico da reperire. La concentrazione di sodio nella crosta terrestre è circa 500 volte quella del litio e può anche essere estratta dall'acqua di mare.

Le batterie agli ioni di sodio sono anche più sicure perché non sono infiammabili e meno suscettibili agli sbalzi di temperatura rispetto alle batterie agli ioni di litio.

Uno svantaggio che ha caratterizzato in passato le batterie agli ioni di sodio è la densità di energia inferiore rispetto alle batterie agli ioni di litio. La ricerca, in particolare quella del Dott. Zhang e il suo team presso il PNNL (Pacific Northwest National Laboratory), ha già sviluppato una batteria agli ioni di sodio con una combinazione di materiali che ha aumentato la durata rispetto alle iterazioni precedenti avvicinandola di molto alle capacità di quelle al litio.

Il team del PNNL ha scoperto che una diversa soluzione liquida e un tipo specifico di sale, creano un nuovo elettrolita che consente un ciclo di vita più lungo rispetto alla maggior parte delle batterie agli ioni di sodio precedenti. Questo ha permesso di sviluppare una batteria molto stabile anche a tensioni e cariche più elevate.

Guardando il futuro prossimo
Molti produttori ormai guardano a questa tecnologia come la più promettente per il prossimo futuro. Giganti come la cinese CATL iniziano a produrre batterie agli ioni di sodio e un certo numero di startup stanno anche lavorando per aumentare la capacità di produzione, abbassando di fatto i costi.

A breve termine, le batterie agli ioni di sodio potranno essere utilizzate per applicazioni che richiedono una minore densità di energia e batterie di maggiore durata, come lo stoccaggio stazionario, allentando potenzialmente alcuni dei vincoli di fornitura delle materie prime per le batterie agli ioni di litio necessarie per i veicoli elettrici.

I ricercatori continueranno a lavorare per migliorare la densità di energia e la stabilità delle batterie agli ioni di sodio. Quando la tecnologia delle batterie al sodio sarà completamente sviluppata, sarà in grado di alimentare veicoli elettrici per trasporto e sistemi di accumulo di energetici di grandi dimensioni.

Dove ha senso usare una batteria al sale?

• Ovunque si produca molta energia e sia richiesta una potenza media.
• Ovunque sia richiesta una lunga durata.
• Ovunque sia necessario un utilizzo senza manutenzione.
• Ovunque la riduzione al minimo del carico di incendio è essenziale nei sistemi di infrastrutture critiche.
• Ovunque prevalgono condizioni climatiche estreme.

In termini concreti, ciò significa famiglie e imprese commerciali che necessitano di un sistema di accumulo stazionario a batteria per normali richieste di media potenza. 

La batteria al sale al confronto con altre tecnologie
Ci sono grandi differenze in termini di efficienza, ecologia, economia e sicurezza. Vedi sotto per un confronto grafico delle attuali tecnologie di archiviazione.

In termini di dimensioni e peso, la batteria al sale ha all'incirca la stessa densità di energia delle batterie agli ioni di litio. Se osserviamo l'intervallo di temperatura, la batteria al sale è molto più avanti di tutti gli altri tipi di batteria. Con un intervallo di temperatura da +60 C a -20 C, può essere utilizzato in condizioni calde, come in Africa, così come in condizioni molto fredde, come all'esterno in inverno. La capacità residua dopo 10 anni è ancora del 100%. La morte della batteria non avviene all'improvviso, come accade con il piombo o gli ioni di litio, ma molto lentamente. Se una cella si guasta, viene bypassata e solo la capacità di archiviazione viene ridotta della piccola quantità di questa cella. In caso contrario, la batteria continua a funzionare come prima. Quando questa morte della batteria inizia dopo circa 15 anni, una nuova batteria può essere aggiunta in qualsiasi momento. La vecchia batteria può continuare a essere utilizzata fino a quando la sua capacità di accumulo non è completamente scomparsa. La batteria non necessita di tampone di scarica, cioè può essere scaricata completamente senza subire alcun danno. Può essere facilmente lasciato raffreddare, spegnersi e quindi essere riacceso mesi dopo senza problemi. A differenza delle batterie al piombo e al litio, la batteria al sale non può né bruciare né esplodere. Non richiede ventilazione, aria condizionata, controllo della temperatura e nessun dispositivo speciale di protezione antincendio o allarme antincendio. La batteria al sale è assolutamente sicura. Inoltre non è tossico, corrosivo o nocivo per l'ambiente. È il sale nella zuppa della batteria.

In sintesi, la batteria al sale è estremamente sicura, durevole e sostenibile. I dettagli sui diversi sistemi di stoccaggio della batteria al sale sono disponibili nelle rispettive descrizioni dei prodotti .

L’Italia al centro della ricerca
Le batterie al sale frutto della ricerca italiana.

Alternativa sempre più presente per applicazioni su veicoli elettrici e stoccaggio di energia proveniente da fonti rinnovabili, anche per scelta tecnica in rapporto alle batterie agli ioni di litio che in presenza di basse temperature (mattinate gelide invernali), faticano molto a operare correttamente, generando disservizi su auto elettriche o sullo stoccaggio stazionario.

Per le batterie al sale invece le basse temperature non rappresentano un problema, in quanto al suo interno la temperatura di esercizio è di 270°, condizione di esercizio che le fa definire anche “batterie termiche”.

Nel solco di una ricerca ormai indispensabile, la FIAMM ha creato un polo dove si studiano batterie al sale a grande capacità riservate ad attività industriali, vendute in tutto il mondo sia per lo stoccaggio energetico.