Batterie sodio-zolfo: stracciate le prestazioni del litio

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Redazione
20 Dicembre 2022
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Le batterie sodio-zolfo sono in grado di battere quelle a ioni di litio sia in termini di costi che di capacità. E tutto questo senza ricorrere alle alte temperature che da sempre hanno contraddistinto questa tecnologia.

Il merito di tutto questo va ad una ricerca da un team internazionale di ingegneri, provenienti dalle Università di Chongqing, di Sydney e di Wollongong. Hanno messo a punto un nuovo design di batteria sodio-zolfo in grado di fornire una nuova chance commerciale per tali sistemi

Non si tratta certo di una novità. Le batterie ricaricabili sodio-zolfo sono dispositivi di accumulo a sali fusi costituiti da sodio liquido (Na) e zolfo (S) noti da oltre 50 anni. Una famiglia contraddistinta da un’elevata densità di energia, un’alta efficienza di carica/scarica e un lungo ciclo di vita (>1000). Il fatto poi che tale tecnologia derivi da materiali materiali economici e comuni costituisce un altro valore agginto. Il limite della famiglia tecnlogica è stato da sempre costituito dalle elevate temperatira di esercizio, tra i 300 a 350 °C. Considerando anche la natura altamente corrosiva dei polisolfuri di sodio, è comprensibile come questa tecnologia sia stata molto limitata a livello applicativo.

Il team congiunto cinese-australiano è riuscito questa volta a predisporre un dispositivo Na-S efficiente anche a temperatura ambiente. Superando così il limite principale di tali sistemi di accumulo. Trattasi di un semplice processo di pirolisi ed elettrodi a base di carbonio per migliorare la reattività dello zolfo e la reversibilità delle reazioni con il sodio. Il risultato è un’elevata capacità di 1.017 mAh/g a temperatura ambiente. Secondo il team è pari a circa quattro volte quella di una batteria agli ioni di litio. Oltretutto è importante sottolineare come il dispositivo abbia dimostrato una buona stabilità, mantenendo circa la metà di tale capacità dopo 1.000 cicli.

Le nuove batterie sodio- zolfo sono state specificamente progettate per fornire una soluzione ad alte prestazioni per grandi sistemi di accumulo di energia rinnovabile, come le reti elettriche, riducendo significativamente i costi operativi.

Il ricercatore capo, Shenlong Zhao

“La nostra batteria al sodio ha il potenziale per ridurre drasticamente i costi fornendo al contempo una capacità di stoccaggio quattro volte superiore. Le soluzioni di stoccaggio prodotte utilizzando risorse abbondanti come il sodio – che può essere elaborato dall’acqua di mare – hanno anche il potenziale per garantire una maggiore sicurezza energetica e consentire a più Paesi di unirsi al passaggio verso la decarbonizzazione”.

I risultati della ricerca sono stati pubblicati sulla rivista Advanced Materials. (Atomically Dispersed Dual-Site Cathode with a Record High Sulfur Mass Loading for High-Performance Room-Temperature Sodium–Sulfur Batteries)