Batterie al sodio allo stato solido: dal Giappone una tecnologia per semplificare la produzione di massa

Sviluppato un innovativo processo che impiega sali fusi di polisolfuro reattivo per produrre elettroliti solidi solforati

Le batterie allo stato solido rappresentano una delle più promettenti innovazioni nel campo dell'accumulo elettrochimico, con la loro capacità di superare i tradizionali limiti delle tecnologie batteriche attuali. Mentre molte aziende si concentrano sull'applicazione di questa tecnologia agli ioni di litio, alcuni ricercatori stanno esplorando strade alternative per rivoluzionare il settore. Tra questi, spiccano gli ingegneri dell'Università Metropolitana di Osaka, in Giappone, guidati dai professori Osaka Atsushi Sakuda e Akitoshi Hayash.

Le batterie al sodio, talvolta confuse con le batterie al sale, hanno recentemente guadagnato notevole interesse sia nell'ambito scientifico che industriale. La disponibilità e l'accessibilità di questo metallo alcalino le rendono un concorrente degno di nota rispetto al litio. Inoltre, l'incessante impegno nello sviluppo delle prestazioni ha contribuito a superare alcune limitazioni, come la minore capacità. Di particolare rilievo è il recente successo di una ricerca cinese che ha prodotto un'unità senza anodo con una densità energetica superiore a 200 Wh/kg.

L'integrazione di questa tecnologia con l'impiego di elettroliti solidi potrebbe rappresentare un importante passo avanti, consentendo un ulteriore aumento della densità energetica e un miglioramento dei cicli di carica-scarica. Tuttavia, la scelta dell'elettrolita giusto rimane cruciale. Gli elettroliti a base di solfuro si presentano come una soluzione interessante grazie alla loro elevata conduttività ionica, anche se la sintesi di tali materiali rimane complessa e difficile da controllare, rappresentando una sfida per la produzione commerciale delle batterie al sodio allo stato solido.

È qui che entra in gioco il lavoro pionieristico del team di Sakuda e Hayash. Gli ingegneri hanno sviluppato un innovativo processo sintetico che impiega sali fusi di polisolfuro reattivo per produrre elettroliti solidi solforati. Utilizzando un flusso di polisolfuro Na2Sx come reagente chiave, i ricercatori sono riusciti a sintetizzare due elettroliti di solfuro di sodio con caratteristiche distintive: uno con la più alta conduttività degli ioni di sodio mai registrata (circa 10 volte superiore ai requisiti pratici) e l'altro vetroso, con elevata resistenza alla riduzione.

"Questo processo rivoluzionario è cruciale per la produzione di una vasta gamma di materiali solforati contenenti sodio, tra cui gli elettroliti solidi e i materiali attivi per gli elettrodi", ha dichiarato il professor Sakuda. "Questo processo, rispetto ai metodi convenzionali, rende più semplice ottenere composti che mostrano prestazioni più elevate e crediamo che diventerà una metodologia fondamentale per lo sviluppo futuro di materiali per batterie al sodio completamente allo stato solido." I risultati di questa ricerca sono stati pubblicati su riviste scientifiche di alto livello come "Energy Storage Materials" e "Inorganic Chemistry".