Le batterie agli ioni di sodio sono una valida alternativa alle batterie agli ioni di litio

batterie ioni di sodio

Tra le batterie agli ioni di litio (Li-ion) e agli ioni di sodio (Na-ion), l’ultima ha un grande potenziale per rappresentare la soluzione di accumulo di energia a basso costo di prossima generazione.

La nuova ricerca afferma che le batterie agli ioni di sodio sono una valida alternativa alle batterie agli ioni di litio, grazie alle tecnologie emergenti delle batterie che sono attualmente sulla strada per condividere la posizione dominante degli ioni di litio, scelta per un’ampia varietà di applicazioni.

I diversi indicatori chiave di prestazione richiesti dalle diverse applicazioni e la diversificazione del mercato sono la forza trainante che spinge la tecnologia Na-ion più vicino al mercato.

Un team di scienziati, tra cui WMG presso l’Università di Warwick, ha combinato le proprie conoscenze e competenze per valutare lo stato attuale della tecnologia Na-ion dai materiali allo sviluppo delle celle, offrendo un confronto realistico degli indicatori chiave di prestazione per NB (batterie al sodio) e LIB (batterie al litio).

batterie ioni di sodioLe LIB svolgono un ruolo primario nella transizione verso un’economia a basse emissioni di carbonio. Tuttavia, poiché il mercato si espande rapidamente, le sfide ambientali e sociali associate alla produzione di massa di LIB stanno suscitando grande attenzione verso la ricerca di soluzioni di accumulo di energia alternative basate su materiali che possono essere acquistati in modo sostenibile e responsabile. In questo scenario, i NIB rappresentano una tecnologia di stoccaggio dell’energia alternativa a basso costo, sostenibile e più rispettosa dell’ambiente.

Nel documento ‘Challenges of today for Na-based battery of the future: from materials to cell metrics’, pubblicato il 18 settembre 2020 sul Journal of Power Sources, un grande team di scienziati esperti di tecnologia Na-ion, guidato da WMG, presso l’Università di Warwick (Regno Unito), analizza la prospettiva che i NIB prendano un posto nel mercato dello stoccaggio di energia.

Il documento include anche ricercatori di: Helmholtz Institute Ulm (Germania), College de France (Francia), Humboldt University Berlin (Germania), Institute for Energy technology (Norvegia), Université de Picardie Jules Verne (Francia), Università di Bordeaux (Francia ) e CIC energiGUNE (Spagna).

Le batterie a base di Na offrono una combinazione di proprietà interessanti e sono considerate come una tecnologia drop-in che potrebbe trarre vantaggio dagli impianti di produzione di batterie agli ioni di litio già esistenti.

Come sistemi a base di litio, le batterie a base di Na sono disponibili in diverse forme, come Na-ion, Na-all-solid-state-battery, NaO2 e Na / S. Mentre le ultime sono viste come tecnologie future dirompenti, la tecnologia Na-ion rappresenta una tecnologia attraente quasi pronta a sfidare le batterie Li-ion in applicazioni specifiche.

Le metriche delle prestazioni sono della massima importanza per la tecnologia SIB per garantire un costo competitivo per Wh e trovare un posto nel mercato. In questo lavoro, i materiali degli elettrodi e i sistemi elettrolitici più promettenti sono stati esaminati e le metriche delle prestazioni della letteratura accademica sono state utilizzate per estrapolare gli indicatori di prestazione delle celle di ioni di sodio complete.

Gli autori indicano che con lo sviluppo in corso, i migliori materiali attualmente disponibili per le celle agli ioni di sodio dovrebbero consentire di avvicinarsi alla densità di energia dell’attuale generazione di celle commerciali agli ioni di litio. Uno dei campi di applicazione più importanti per i prototipi di batterie agli ioni di sodio sviluppati è sicuramente quello dei sistemi stazionari di accumulo di energia, dove costo e ciclo di vita rappresentano due parametri fondamentali.

In questo campo le batterie agli ioni di sodio hanno il potenziale per dominare il mercato futuro rappresentando il sistema più promettente per colmare il divario tra produzione e utilizzo di energia assicurando l’approvvigionamento energetico. Tuttavia, le applicazioni ad alta potenza nel campo automobilistico elettrificato sono una potenziale applicazione di nicchia sul campo per i NIB – afferma la dott.ssa Ivana Hasa, Assistant Professor presso WMG.

Sono necessari ulteriori miglioramenti tecnologici per aumentare le prestazioni soprattutto in termini di densità energetica. Risultati estremamente incoraggianti sono stati raggiunti dalla tecnologia agli ioni di sodio in tempi molto brevi rispetto alla tecnologia agli ioni di litio. Il miglioramento tecnologico sarà ottenuto mediante la fabbricazione / ottimizzazione dell’assemblaggio dei componenti delle celle, come è avvenuto negli ultimi trent’anni per la tecnologia LIB.

La dott.ssa Ivana Hasa, di WMG, University of Warwick commenta:

Da un punto di vista della ricerca applicata, i futuri sforzi di ricerca dovrebbero essere dedicati alla ricerca fondamentale, alla scoperta dei materiali e alla comprensione dei processi termodinamici e cinetici che governano la chimica di questi sistemi. Inoltre, lo studio delle batterie agli ioni di sodio potenziate è di primaria importanza per ottenere dati realistici per confrontare i progressi della tecnologia, nonché l’adozione di una metodologia di reporting comune nella comunità scientifica che consenta un equo confronto tra i risultati delle prestazioni.

Documento disponibile per la visualizzazione al seguente link (in lingua inglese): https://www.sciencedirect.com/science/article/pii/S0378775320311769?dgcid=author

Fonte: Università di Warwick

Questo slideshow richiede JavaScript.

Commenta per primo

Lascia un commento

L'indirizzo email non sarà pubblicato.


*


Questo sito usa Akismet per ridurre lo spam. Scopri come i tuoi dati vengono elaborati.