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Vetture elettriche e batterie al sodio “anode-free”

26 Giugno 2020

La transizione completa verso l’elettrico nel settore automotive e gli ostacoli attuali sono stati la fonte d’ispirazione di Alessandra Accogli, vincitrice ai Lamborghini Future FAB Awards nella categoria “Tecnologia” e PhD presso il Politecnico di Milano al Surface and Electrochemical Engineering Lab. Alessandra ha sviluppato un innovativo progetto sull’uso delle batterie al sodio “anode-free”. Scopriamo in cosa consiste.

Com’è nata l’idea delle batterie al sodio “anode-free”?

L’ambito energetico, in particolare elettrochimico e delle batterie, è sempre stato la mia passione: quali sono gli ostacoli attuali per un completo passaggio all’elettrico nel campo dell’automotive? E soprattutto: come si possono superare? Ho cercato delle soluzioni innovative, utilizzando materiali diversi da quelli attuali, per cui l’idea di base è l’utilizzo del sodio invece del litio: materiali che per quanto simili a livello chimico hanno in realtà un comportamento differente, oltre ad essere il sodio una risorsa molto più accessibile. Attraverso una serie di studi e ricerche, ho pensato inoltre di abbinare il sodio alla pirite, quindi al FeS – al momento tutti i materiali a base di zolfo stanno acquisendo particolare valore nel campo delle batterie perché molto green e a basso costo – abbattendo l’impatto economico e soprattutto ambientale della tecnologia sul nostro ecosistema. Inoltre, l’eliminazione dell’anodo consente di aumentare drasticamente la densità energetica finale incrementando di conseguenza l’autonomia, uno dei principali limiti per la diffusione dell’elettrico nell’automotive, ed aumentare la sicurezza nell’impiego delle batterie riducendone il rischio di esplosioni.

Quali sono i vantaggi dell’utilizzo del sodio, oltre al fatto che si tratta di un materiale più ecosostenibile?

Nella tecnologia da me proposta, il meccanismo di funzionamento si differenzia sostanzialmente dalle tradizionali batterie agli ioni di litio: in questo caso infatti è coinvolta l’elettrodeposizione del sodio e non il classico fenomeno di intercalazione, ossia il fenomeno in cui gli ioni entrano all’interno dei materiali che costituiscono gli elettrodi della batteria, danneggiandone a lungo termine la struttura. Il dispositivo ha quindi una vita maggiore, cioè può sostenere un elevato numero di cicli, e raggiungere potenze più elevate. Tutto ciò risulta in una diminuzione dei rifiuti, gli electronic waste, garantendo un minore impatto ambientale e una maggiore sostenibilità.

Qual è la sfida principale da affrontare per renderne l’utilizzo possibile?

Per la completa diffusione del dispositivo è necessario sviluppare materiali che siano stabili e scalabili a livello industriale. L’obiettivo principale è quello di facilitare la deposizione del sodio all’anodo della batteria e di minimizzare la formazione delle “dendriti”; tali strutture tridimensionali possono progressivamente danneggiare diverse componenti del sistema, per cui l’ingegnerizzazione delle superfici è un punto sicuramente cruciale.