Le batterie agli ioni di sodio per i veicoli elettrici e per lo stoccaggio dell’energia si stanno spostando verso il mainstream. Un utilizzo più ampio di queste batterie potrebbe portare a costi inferiori, a un minor rischio di incendio e a una minore necessità di litio, cobalto e nichel.
Il 18 novembre, CATL, il più grande produttore di batterie al mondo, ha annunciato la sua batteria agli ioni di sodio di seconda generazione, la cui produzione in serie inizierà nel 2027. La società con sede in Cina ha affermato che la nuova batteria ha una densità di energia di 200 wattora. per chilogrammo, che rappresenta un aumento rispetto ai 160 wattora per chilogrammo della generazione precedente lanciata nel 2021. Una maggiore densità di energia in una batteria per veicoli elettrici si traduce in una maggiore autonomia di guida.
Il 21 novembre, un consorzio di sette laboratori nazionali statunitensi ha annunciato una nuova iniziativa in cui avrebbero speso 50 milioni di dollari per promuovere la collaborazione per accelerare lo sviluppo delle batterie agli ioni di sodio. La partnership è guidata dall’Argonne National Laboratory nell’area di Chicago.
I due annunci fanno parte di un cambiamento più ampio che vede governi, ricercatori e aziende alla ricerca di alternative alle batterie agli ioni di litio, la tecnologia dominante per i veicoli elettrici e lo stoccaggio dell’energia.
Per ora, non ci sono autovetture o camion venduti negli Stati Uniti che utilizzino batterie agli ioni di sodio. Alcuni modelli agli ioni di sodio sono disponibili in Cina e nei paesi che importano veicoli dalla Cina.
“Il motivo per cui stiamo perseguendo questo obiettivo è molto semplice”, ha affermato Venkat Srinivasan, scienziato delle batterie ad Argonne e direttore della nuova collaborazione. “È perché l’enorme domanda di batterie agli ioni di litio ha comportato un vincolo nella catena di approvvigionamento.
“Abbiamo un problema con il cobalto. Abbiamo un problema con il nichel”, ha detto, nominando due dei metalli spesso utilizzati nelle batterie agli ioni di litio.
Cobalto, nichel e litio comportano una serie di preoccupazioni, compreso il danno ambientale derivante dalle attività minerarie. Inoltre, gran parte dell’offerta è controllata dai rivali geopolitici degli Stati Uniti come la Cina e parte dell’attività mineraria avviene in paesi con standard di lavoro inadeguati.
Al contrario, una batteria agli ioni di sodio si basa su un elemento, il sodio, che puoi trovare nel sale da cucina e nell’acqua dell’oceano.
Tra gli altri vantaggi, le batterie agli ioni di sodio funzionano meglio delle batterie agli ioni di litio in condizioni di freddo estremo. CATL ha affermato che la sua nuova batteria funziona a temperature fino a -40 gradi Fahrenheit.
Inoltre, una batteria agli ioni di sodio presenta un rischio di incendio molto inferiore. Quando le batterie agli ioni di litio subiscono danni, possono provocare una “fuga termica”, che innesca un incendio pericoloso e tossico.
Il processo di produzione delle batterie agli ioni di sodio è simile a quello delle batterie agli ioni di litio, o almeno abbastanza simile da consentire alle aziende di spostare le linee di assemblaggio esistenti senza dover spendere ingenti spese di riorganizzazione.
Ma le batterie agli ioni di sodio presentano alcuni svantaggi. Il più grande è la bassa densità di energia rispetto agli ioni di litio. Di conseguenza, un veicolo elettrico alimentato da una batteria agli ioni di sodio percorrerà meno chilometri per carica rispetto a una batteria agli ioni di litio delle stesse dimensioni.
“Questo è proprio ciò che la natura ci ha dato”, ha detto Srinivasan. “Dal punto di vista fisico, le batterie al sodio hanno intrinsecamente una densità energetica inferiore rispetto alle batterie al litio”.
Una tipica batteria agli ioni di sodio ha una densità energetica di circa 150 wattora per chilogrammo a livello di cella, ha spiegato. Le batterie agli ioni di litio possono variare da circa 180 a quasi 300 wattora per chilogrammo.
Ho chiesto a Srinivasan cosa ne pensa dell’affermazione di CATL di una batteria agli ioni di sodio con 200 wattora per chilogrammo.
“Tendiamo ad essere scettici nei confronti dei comunicati stampa delle aziende”, ha affermato. Ha precisato che il suo commento vale per tutte le aziende produttrici di batterie.
L’iniziativa dei laboratori nazionali ha una durata di cinque anni, con l’obiettivo di sviluppare batterie agli ioni di sodio con densità di energia che corrispondano o superino quelle delle odierne batterie agli ioni di litio a base di fosfato di ferro. I ricercatori lo farebbero trovando varie efficienze nel design e nei materiali.
Il progetto si svolge parallelamente al lavoro in corso dei laboratori per sviluppare e migliorare altri tipi di batterie.
Le batterie agli ioni di litio dominano il mercato odierno. Quest’anno, secondo Benchmark Mineral Intelligence, la produzione globale di batterie agli ioni di litio è stata di circa 1.500 gigawattora e la produzione di batterie agli ioni di sodio è stata di 11 gigawattora, ovvero meno dell’1%.
Tuttavia, la produzione di batterie agli ioni di sodio è in crescita e, secondo Benchmark, raggiungerà i 140 gigawattora entro il 2030, circa 13 volte il livello attuale. Si prevede che la produzione di ioni di litio quasi triplicherà entro il 2030.
“Il fattore chiave del mercato per le batterie agli ioni di sodio è il loro potenziale di essere competitivi in termini di costi con le batterie agli ioni di litio”, ha affermato Catherine Peake, analista di Benchmark.
Ma la competitività dei costi è una sfida in questo momento perché i prezzi del litio sono insolitamente bassi. L’offerta globale di litio è cresciuta più rapidamente della domanda dal 2022, portando a prezzi più bassi.
Ricercatori e analisti prevedono che nel lungo periodo le batterie agli ioni di sodio presenteranno un vantaggio in termini di costi rispetto a quelle agli ioni di litio. McKinsey & Co. hanno affermato l’anno scorso che le batterie agli ioni di sodio hanno il potenziale per essere il 20% meno costose rispetto alle batterie agli ioni di litio. (Srinivasan concorda sul fatto che un risparmio del 20% è plausibile.)
La maggior parte della spinta delle aziende produttrici di batterie per costruire sistemi agli ioni di sodio si sta verificando in Cina, ma una parte si sta verificando in altri mercati, incluso un piano della Natron Energy con sede in California per aprire il suo primo grande impianto a Rocky Mount, nella Carolina del Nord. Natron ha annunciato il progetto da 1,4 miliardi di dollari in agosto e non ha fornito una tempistica su quando l’impianto sarà operativo.
Nel frattempo, ricercatori e aziende continuano a lavorare su altre tecnologie delle batterie.
Ho chiesto a Srinivasan come si inseriscono le batterie agli ioni di sodio in questo quadro più ampio. Secondo lui, le batterie agli ioni di sodio probabilmente guadagneranno quote di mercato nei prossimi anni come alternativa alle batterie agli ioni di litio.
Verso la fine del decennio inizieranno a essere disponibili batterie allo stato solido, che consentiranno densità di energia più elevate e autonomie più lunghe. Le batterie a stato solido utilizzano un elettrolita solido anziché liquido o gel. L’elettrolita è la sostanza attraverso la quale gli ioni si muovono da un lato all’altro durante la carica e la scarica.
Le tecnologie possono coesistere nel mercato, ha affermato Srinivasan.
Pensa che le batterie allo stato solido saranno inizialmente più comuni nei modelli di fascia alta e apprezzate da chi desidera la massima autonomia possibile.
Si aspetta che le batterie agli ioni di sodio saranno più comuni nei veicoli elettrici a basso costo per le persone che vivono in città o in periferia e non attribuiscono un valore elevato all’autonomia.
“Non sarà un attore marginale”, ha detto, riguardo agli ioni di sodio. “Sarà effettivamente un segmento in rapida crescita”.
Altre storie sulla transizione energetica di cui prendere nota questa settimana:
I repubblicani meditano sul destino del programma di prestito del Dipartimento per l’energia: Il controllo repubblicano del Congresso potrebbe significare la fine dell’Ufficio dei programmi di prestito del Dipartimento dell’Energia, che ha fornito miliardi di dollari per sostenere progetti di energia pulita in tutto il paese. I principali repubblicani nei comitati per l’energia stanno valutando se eliminare l’ufficio o riconvertirlo per enfatizzare le fonti energetiche che hanno maggiore sostegno da parte dei repubblicani, come progetti nucleari, geotermici e persino sui combustibili fossili, come riporta Nico Portuondo per E&E News.
L’ufficio dei programmi di prestito fornisce supporto alla fabbrica di batterie dell’Indiana: Sottolineando la posta in gioco di eventuali modifiche all’Ufficio dei programmi di prestito, l’ufficio questa settimana ha approvato circa 7 miliardi di dollari per una fabbrica vicino a Kokomo, nell’Indiana, che costruirà batterie per veicoli elettrici Chrysler, Dodge, Jeep e Ram. Il prestito andrà a una joint venture tra Samsung SDI e Stellantis, come riporta Jack Ewing per il New York Times. I prestiti saranno vincolanti una volta firmati, cosa che dovrebbe avvenire a gennaio, prima della fine dell’amministrazione Biden. Ciò riduce le possibilità che la nuova amministrazione Trump possa agire per interrompere i prestiti.
Nuove tariffe solari statunitensi sul sud-est asiatico per aumentare i prezzi e tagliare i margini di profitto: Si prevede che una nuova tornata di tariffe di importazione di pannelli solari sui produttori del Sud-Est asiatico farà aumentare i prezzi al consumo e ridurrà i margini di profitto dei produttori, come riferisce Colleen Howe per Reuters. Le nuove tariffe erano state ampiamente anticipate dall’industria. La decisione del Dipartimento del Commercio è la seconda relativa a una causa commerciale portata avanti da produttori di pannelli solari che accusavano le aziende cinesi di vendere ingiustamente componenti solari a basso costo negli Stati Uniti.
Gli Stati Uniti stanno nuovamente producendo celle solari: La capacità produttiva di energia solare sta tornando negli Stati Uniti, con fabbriche che producono celle fotovoltaiche in questo paese per la prima volta dal 2019, secondo un nuovo rapporto di Wood Mackenzie e della Solar Energy Industries Association. L’Inflation Reduction Act fornisce incentivi ai produttori di celle solari per aprire negozi negli Stati Uniti. La maggior parte delle apparecchiature solari utilizzate negli Stati Uniti viene importata, ma la produzione interna è in aumento, come riferisce JP Casey per PV Tech.
Gli Stati ricevono 1,2 miliardi di dollari per costruire strade e autostrade con materiali a basse emissioni di carbonio: L’amministrazione Biden ha assegnato sovvenzioni per 1,2 miliardi di dollari per accelerare l’uso di asfalto, vetro e acciaio più puliti nei progetti stradali, come riferisce Maria Gallucci per Canary Media. Le agenzie di trasporto in 37 stati, Washington, DC e Porto Rico riceveranno i soldi. Ma non è chiaro se i funzionari federali saranno in grado di portare avanti il programma sotto la seconda amministrazione Trump.
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