Uno studio pubblicato sulla rivista “Batteries“, su batterie al sodio più sicure e resistenti a temperature estreme, con i nuovi elettroliti ibridi, apre la strada a sistemi di accumulo elettrochimico non infiammabili ed economici, riducendo la dipendenza geopolitica dalle materie prime critiche.

di Redazione —

La nuova frontiera della ricerca ENEA, Agenzia nazionale per le nuove tecnologie, l’energia e lo sviluppo economico sostenibile, delineata in uno studio pubblicato sulla rivista scientifica Batteries, sperimenta soluzioni elettrolitiche ibride sulle batterie agli ioni di sodio per superare il limite dell’infiammabilità e dell’instabilità termica dei modelli commerciali. «Si tratta di un nuovo approccio concettuale che combina i vantaggi dei liquidi ionici con quelli dei solventi organici commerciali per ottenere un elettrolita in grado di rendere la batteria più sicura e stabile, migliorandone al contempo le prestazioni. I primi test di laboratorio hanno finora mostrato risultati promettenti: abbiamo verificato che la nostra miscela elettrolitica consente di ampliare l’operatività delle batterie al sodio a temperature inferiori a -20 °C», spiega Giovanni Battista Appetecchi del ACEL, Laboratorio Tecnologie e dispositivi per l’accumulo elettrochimico, del TERIN, Dipartimento Tecnologie energetiche e fontes rinnovabili, dell’ENEA.

Questa innovazione si basa su un forte background scientifico, come spiega Antonio Rinaldi, responsabile del Laboratorio ACEL: «ENEA ha un’esperienza nel settore dei liquidi ionici riconosciuta a livello internazionale e consolidata da oltre 25 anni di attività di ricerca. Questa competenza ha consentito di sviluppare e brevettare una procedura di sintesi scalabile, a basso costo e a ridotto impatto ambientale, che utilizza l’acqua come unico solvente di processo e permette di ottenere liquidi ionici caratterizzati da elevata purezza e prestazioni. Ad oggi ne abbiamo sintetizzati oltre cento.».

I liquidi ionici non evaporano e resistono oltre i 70 °C, ma la loro elevata viscosità può rallentere il trasporto di carica. «Per questi motivi vengono considerati più sicuri rispetto ai comuni elettroliti organici utilizzati nelle batterie convenzionali, come quelle agli ioni di litio», sottolinea Giovanni Battista Appetecchi. Tuttavia, l’efficienza va ottimizzata: «Questi materiali offrono grandi vantaggi in termini di sicurezza e stabilità, ma devono essere ottimizzati per superare il limite della minore mobilità ionica. Ed è proprio ciò che perseguiamo nei nostri laboratori, prima sulle batterie al litio, ed ora su quelle al sodio che rappresentano una delle nuove frontiere dell’accumulo elettrochimico», spiega Antonio Rinaldi.

In prospettiva futura, le batterie al sodio rappresentano una promettente alternativa a quelle al litio per automotive, accumulo stazionario e smart grid, grazie alla disponibilità della materia prima, 1.000 volte più abbondante, ai costi ridotti e all’assenza di dipendenza geopolitica da materiali critici come cobalto, nichel e rame.

Il progetto punta già alla fase industriale: «Elettroliti a parte, le nostre attività coprono una parte rilevante della filiera di sviluppo delle batterie del futuro e vanno dalla sintesi dei materiali elettrodici alla realizzazione dei componenti di cella, fino al manufacturing e al testing prolungato di prototipi di batteria da 1 Ah. Nei primi mesi, grazie alle nuove infrastrutture rese disponibili dal progetto IPCEI EuBatIn, il laboratorio ACEL sarà in grado di realizzare anche prototipi da 10-30 Ah, una taglia vicina ad applicazioni commerciali, ampliando così ulteriormente le capacità di sviluppo e validazione tecnologica in ENEA», conclude Antonio Rinaldi.