Batterie al sodio: quale futuro nelle auto

RIVOLUZIONE COPERNICANA - In Cina arriva la prima auto elettrica con batterie al sodio. Si chiama Sehol E10X (nella foto qui sopra) ed è una citycar con batterie della Hina Battery Technology che danno un’autonomia di 252 km (misurati nel ciclo NEDC). Sehol e Hina hanno presentato questo prototipo nel corso di un forum cinese sulle batterie al sodio che si è svolto nello Jiangsu. La vettura è lunga 3,65 metri e dispone di batterie da 25 kWh che alimentano un motore da 61 CV.

GLI IONI CHE PORTANO CORRENTE - Le celle al sodio funzionano in modo simile a quelle al litio, dato che in entrambe le tipologie affidando il trasporto e l’immagazzinamento dell’energia agli ioni. Durante la carica, gli ioni (sono atomi che hanno perso uno o più elettroni e quindi hanno una carica netta positiva) si spostano dal catodo all'anodo trasportati dalla corrente elettrica, che è fatta di elettroni, che arriva dal caricabatteria. Il processo di scarica vede gli ioni ritornare verso il catodo e un flusso di elettroni - cioè corrente elettrica - scorrere in senso inverso rispetto alla carica alimentando l’inverter che a sua volta energizza il motore elettrico. Una cella al sodio è costituita fondamentalmente da un catodo fatto di un materiale capace di contenente sodio, un anodo generalmente fatto di carbonio (ma si stanno studiano altri materiali) e un elettrolita liquido contenente atomi di sodio in forma ionica.

IL NODO DELLA DENSITÀ ENERGETICA - Le batterie al sodio hanno diversi vantaggi rispetto a quelle al litio, a partire dal fatto che il sodio è uno degli elementi chimici più comuni ed è quindi notevolmente più economico del litio. Le celle basate su questo elemento chimico non sono infiammabili, sopportano meglio le correnti di carica elevate, durano più a lungo e risentono meno delle temperature estreme. Il loro intervallo di temperatura utile è infatti da −20 a 60 °C mentre quello ottimale per le celle al litio è molto più ristretto, andando da 15 a 35 °C. Uno svantaggio importante è invece quello della densità energetica, ossia di quanti Wattora possono essere immagazzinati in un kg di celle: se le batterie al piombo arrivano a 40 Wh/kg, quelle al sodio sono nel range 75 -165 W·h/kg mentre quelle al litio con chimica classica arrivano a 260 Wh/kg e quelle litio ferro-fosfato erogano dai 90 ai 165 Wh/kg. La versione al litio della Sehol E10X prevede batterie da 19,7 kWh e 31,4 kWh, con autonomie rispettive di 200 e 302 km. Il battery pack più grande ha una densità energetica di 141 Wh/kg, che è alla portata delle batterie al sodio. Queste ultime, essendo non infiammabili, richiederanno un contenitore meno ‘corazzato’ rispetto a quello delle batterie al litio e quindi lo svantaggio in termini di rapporto energia/peso sarà ridotto.

C’È LO ZAMPINO DELL’EUROPA - Sehol, fondata nel 2018, è una joint venture fra JAC e il Gruppo Volkswagen. Ricordiamo che la ricerca di una tecnologia alternativa per le batterie è diventata una priorità per i produttori di batterie e gli OEM automobilistici. Le celle al litio ferro-fosfato sono già più economiche e longeve rispetto a quelle con chimica al cobalto ma il passaggio al sodio eliminerebbe anche le difficoltà legate a costo e approvvigionamento del litio. Sehol ha affermato che l'applicazione della batteria agli ioni di sodio probabilmente inizierà con le automobili più piccole e quindi la scelta della E10X appare molto sensata. Hina nasce invece nel 2017 concentrandosi su ricerca, sviluppo e produzione di batterie agli ioni di sodio per sistemi di accumulo di energia. In occasione del lancio del prototipo Sehol. Hina ha anche lanciato tre celle agli ioni di sodio: le cilindriche NaCR32140-ME12 e le prismatiche NaCP50160118-ME80 e NaCP73174207-ME240, con densità di energia rispettivamente di 140, 145 e 155 Wh/kg.

LA CORSA AL SODIO - Hina Battery ha inoltre annunciato che la prima fabbrica al mondo capace di fabbricare vari GWh l’anno di celle agli ioni di sodio ha iniziato la produzione. Anche il produttore di batterie CATL ha annunciato le sue celle agli ioni di sodio, con una densità energetica di 160 Wh/kg, già nel 2021 (qui la notizia) e anche BYD starebbe sviluppando batterie simili. Zheshang Securities ha previsto che la Cina vedrà un aumento della produzione di batterie al sodio nel 2023 perché, oltre a CATL e Hina, anche Farasis Energy (partner di Mercedes già da anni, qui la notizia) ha progetti per commercializzare questa tecnologia. Viene inoltre stimato che  la capacità di produzione di batterie agli ioni di sodio pianificata in Cina ha già raggiunto i 48 GWh alla fine del 2022. Molte delle tecnologie di produzione sono comuni fra le celle al litio e quelle al sodio e sono quindi prevedibili investimenti per l'industrializzazione non troppo ingenti, cosa che abbasserebbe rapidamente il costo delle celle al sodio, attualmente più care di quelle al litio. Le batterie sono il cuore delle auto elettriche e se il loro costo diminuisse la parità dei prezzi con i veicoli convenzionali sarebbe a portata di mano: a questo punto le Case sarebbero le prime a voler fermare la produzione delle automobili con motore endotermico perché le elettriche darebbero margini più alti in virtù della loro maggior semplicità.