L’alba di un’alternativa: La storia della rinascita delle batterie agli ioni di sodio

Nella corsa al dominio dell’accumulo di energia, c’era un materiale che per decenni è rimasto all’ombra del litio, aspettando il suo momento.
La storia delle batterie agli ioni di sodio non inizia ora, né tantomeno nel XXI secolo, ma nei laboratori degli anni ’70, quando i primi ricercatori iniziarono a esplorare le possibilità di questo elemento abbondante ed economico.
Fu nel 1978 che gli scienziati documentarono per la prima volta l’intercalazione degli ioni di sodio in materiali come il TiS₂, gettando le basi di quella che decenni dopo sarebbe diventata una vera e propria rivoluzione energetica.
Tuttavia, come spesso accade nella scienza, il percorso si è distorto: il litio, più leggero e con una maggiore densità energetica, rubò la scena.
Durante gli anni ottanta e novanta, mentre le batterie agli ioni di litio conquistavano prima l’elettronica portatile e poi l’immaginario collettivo, le ricerche sul sodio furono relegate in secondo piano a livello accademico.
Ci furono tentativi, come la prima “batteria a sedia a dondolo” con sodio all’inizio degli anni ottanta, e persino una tappa importante nel 1993 quando fu dimostrato un prototipo funzionante con anodo di carbonio disordinato. Ma il mondo guardava altrove. L’industria aveva bisogno di dispositivi piccoli e potenti per fotocamere, computer e telefoni, e il litio svolgeva quella funzione alla perfezione. Il sodio, più pesante e ingombrante, sembrava condannato a essere una mera curiosità da laboratorio.
Si dovette aspettare il cambio di decennio, precisamente il 2011, perché qualcuno decidesse di scommetterci seriamente.
Quell’anno nacque nel Regno Unito Faradion, la prima azienda al mondo dedicata esclusivamente allo sviluppo commerciale di batterie agli ioni di sodio. La mossa sembrava rischiosa, persino prematura, ma rispondeva a una preoccupazione che cominciava a germogliare tra gli esperti: il litio non è infinito, la sua estrazione è inquinante e il suo prezzo dipende da tensioni geopolitiche in regioni come il Sudamerica o l’Australia. Il sodio, al contrario, è in ogni bicchiere d’acqua di mare. L’idea era troppo buona per essere ignorata.
Ma i primi passi furono incerti. Una delle grandi sfide tecniche che questi pionieri dovettero affrontare fu la bassa efficienza durante il primo ciclo di carica, un processo critico che avviene durante la fabbricazione della batteria. Mentre il litio superava agevolmente il 90% di efficienza iniziale, i primi prototipi al sodio raggiungevano cifre molto più modeste, talvolta inferiori al 20%. Ciò significava che una parte sostanziale della capacità andava persa ancor prima di iniziare a utilizzare la batteria. Ricercatori di tutto il mondo, come quelli dell’Istituto Federale per la Ricerca e la Sperimentazione dei Materiali (BAM) in Germania, iniziarono a lavorare a soluzioni, ottenendo notevoli progressi come l’innalzamento di quell’efficienza dal 18% all’82% grazie a nuovi progetti dell’anodo.
Nonostante le difficoltà, il “virus” del sodio aveva ormai punto l’industria. Verso la fine degli anni 2010, la Cina divenne il palcoscenico in cui questa tecnologia cominciò a decollare.
Aziende come HiNa Battery iniziarono a produrre le prime celle con applicazioni reali, e nel 2021 raggiunsero una pietra miliare storica: l’avviamento del primo sistema di accumulo di energia su larga scala con batterie al sodio, un progetto da 1 MWh che dimostrava come la tecnologia potesse uscire dal laboratorio e confrontarsi con il mondo reale. Poco dopo, il gigante CATL irruppe con l’annuncio della sua prima generazione commerciale, dando una spinta definitiva a un’alternativa che fino ad allora molti consideravano una promessa minore.
Così, tra dubbi e progressi, tra fallimenti e piccole vittorie, le batterie agli ioni di sodio hanno costruito il proprio cammino. Non miravano a uccidere il litio, ma a occupare lo spazio che questo non poteva coprire. Una storia di perseveranza scientifica che, come vedremo, è lungi dall’essere finita. In effetti, era appena iniziata.