La ricerca sulle batterie destinate alle auto elettriche prosegue a ritmo incessante, in ogni parte del mondo. Proprio gli alimentatori sono infatti visti come la chiave di volta per riuscire ad abbattere i costi al momento molto elevati degli EV.
E proprio in questo ambito, ha destato mota curiosità una notizia proveniente dalla Spagna. Ovvero quella relativa alla creazione di una batteria che fa leva su sodio e zolfo a livello chimico. Stando a quanto affermato dal gruppo di Chimica Inorganica dell’Università di Córdoba (UCO), sarebbe in grado di durare maggiormente rispetto alle tradizionali batterie al litio, oltre ad essere più sostenibile dal punto di vista ambientale. Può infatti essere caricata a scaricata più di duemila volte.
La batteria al sodio e zolfo dura più di 15 anni ed è più economica
Le batterie al sale fuso esistono ormai da circa mezzo secolo, pur con diverse composizioni chimiche. Di solito, vanno ad utilizzare sodio e zolfo e, sebbene siano considerati un’alternativa con prestazioni inferiori rispetto al litio, la loro adozione è stata limitata a causa della loro bassa capacità energetica e di una vita utile considerata breve. A questi difetti si aggiunge poi la necessità di mantenere gli elettrodi ad alte temperature di modo che l’elettrolita possa restare allo stato liquido.
Ora, però, uno studio condotto dal gruppo di Chimica Inorganica dell’Università di Córdoba (UCO), a sostegno della tesi di dottorato del ricercatore Álvaro Bonilla, sembra essere in grado di modificare l’assunto di partenza. Ha infatti dato vita a una batteria al sodio e zolfo più durevole e sostenibile delle batterie al litio, potendo essere oggetto di oltre duemila cicli di carica e scarica.
Come spiegato da Álvaro Caballero, direttore dell’UCO, “si stima che in media una batteria al litio utilizzata nei telefoni o nelle automobili venga ricaricata ogni tre giorni, il che equivale a più di 120 ricariche all’anno”. Molto meno di quanto promette di fare la batteria spagnola, che utilizzando elementi sostenibili e abbondanti, come appunto sodio e zolfo, potrebbe durare più di 15 anni.
Come si è arrivati alla creazione della nuova batteria
Per arrivare alla creazione di questa batteria, il team dei ricercatori ha provveduto alla sostituzione dei metalli tossici nel catodo (elettrodo positivo) della batteria con zolfo. Il quale, occorre ricordarlo, è un materiale abbondante, economico e sostenibile, in grado di offrire il doppio dell’energia pratica di quelli sostituiti. Sull’anodo (elettrodo negativo), hanno invece sostituito il litio con il sodio, una risorsa in grado di fornire un’energia paragonabile a quella del litio, ma molto più accessibile e abbondante. Oltre che eticamente più accettabile, considerate le implicazioni collegate a quest’ultimo.
La sfida principale prospettata dalla nuova batteria sodio-zolfo alla squadra di ricerca, era rappresentata dal fatto che l’atomo di sodio, essendo più grande di quello di litio, rendeva complicato lo spostamento nel corso dei processi di carica e scarica. Al fine di superare tale ostacolo, il team ha quindi incorporato una struttura metallo-organica (MOF) a base di ferro insieme allo zolfo al catodo. Ferro che contribuisce a migliorare le prestazioni della batteria risultando di facile ed economico reperimento.
Restano alcuni problemi da superare
Per effetto della porosità evidenziata dalla struttura MOF e dell’uso di atomi di ferro, il gruppo di lavoro è riuscito a garantire che la batteria al sodio-zolfo potesse funzionare per più di duemila cicli di carica nei test di laboratorio. Un risultato che, secondo Álvaro Caballero, è difficile da conseguire in batterie di questo tipo.
Altra novità della ricerca è poi rappresentata dal fatto che i ricercatori sono riusciti a far funzionare la batteria sodio-zolfo a temperatura ambiente. Le batterie di questo tipo presenti sul mercato, infatti, funzionano solo a trecento gradi. Restano però alcuni problemi da bypassare, prima di poter pensare ad un esito commerciale. In particolare, la riduzione del tempo di caricamento da un’ora a dieci minuti, un obiettivo che è comunque già nel mirino del team di ricerca.
Lo studio, pubblicato sul Journal of Power Sources e realizzato in collaborazione con l’Università Nazionale di San Luis (Argentina), è parte integrante del progetto “Transizione dal litio al sodio nelle batterie allo zolfo”, il quale si propone di sviluppare una tecnologia basata su elementi abbondanti, economici e sostenibili. A finanziarlo, il Ministero della Scienza e dell’Innovazione.