Una ricerca rivoluzionaria condotta dall’Università delle Scienze di Tokyo dimostra che le batterie agli ioni di sodio (Na-ioni) potrebbero presto sostituire le batterie agli ioni di litio (Li-ioni) in applicazioni che richiedono ricarica rapida, elevata densità di energia e maggiore sicurezza. I risultati, pubblicati su Chemical Science il 15 dicembre 2025, indicano che queste batterie di prossima generazione potrebbero superare le principali limitazioni che hanno bloccato un’adozione più ampia della tecnologia Na-ioni.
I limiti degli ioni di litio e l’aumento degli ioni di sodio
Per anni, le batterie agli ioni di litio hanno dominato il mercato dello stoccaggio dell’energia, alimentando qualsiasi cosa, dagli smartphone ai veicoli elettrici. Tuttavia, le batterie agli ioni di litio comportano rischi intrinseci: sono soggette a instabilità termica (surriscaldamento incontrollabile e potenziali incendi) e la loro dipendenza dal litio, una risorsa geograficamente concentrata, solleva preoccupazioni sulla catena di approvvigionamento.
Le batterie agli ioni di Na offrono una potenziale soluzione. Il sodio è molto più abbondante ed economico del litio e le batterie agli ioni di Na sono intrinsecamente più stabili. La sfida, fino ad ora, è stata quella di ottenere prestazioni paragonabili alle batterie agli ioni di litio in termini di velocità di ricarica e densità di energia.
Come funziona la svolta
Il team dell’Università delle Scienze di Tokyo si è concentrato sul carbonio duro (HC), un materiale noto per la sua capacità di immagazzinare rapidamente gli ioni di sodio. Tuttavia, i precedenti tentativi di massimizzare la velocità di ricarica erano ostacolati da “ingorghi” all’interno dell’elettrolita della batteria: gli ioni subivano colli di bottiglia quando entravano nell’HC.
Per risolvere questo problema, i ricercatori hanno combinato l’HC con l’ossido di alluminio, creando un elettrodo combinato che permetteva agli ioni di fluire liberamente. Ciò ha consentito agli ioni di sodio di entrare nell’HC a velocità paragonabili agli ioni di litio che entrano nella grafite in una batteria agli ioni di litio.
La scoperta chiave è che gli ioni di sodio richiedono meno energia per raggrupparsi all’interno dei pori microscopici dell’HC, il che significa che le batterie agli ioni di Na possono teoricamente caricarsi più velocemente delle batterie agli ioni di Litio. Ciò è significativo perché affronta una barriera di lunga data alla commercializzazione degli ioni Na.
Implicazioni nel mondo reale e vantaggi per la sicurezza
Questa svolta ha importanti implicazioni per lo stoccaggio dell’energia. I sistemi di batterie su scala di rete, che richiedono capacità di scarica rapida per l’integrazione delle energie rinnovabili, trarranno grandi benefici. Le batterie agli ioni di sodio a ricarica rapida potrebbero anche migliorare lo stoccaggio dell’energia nei veicoli elettrici e altre applicazioni ad alta richiesta.
Ancora più importante, le batterie agli ioni di Na sono significativamente più sicure delle loro controparti al litio. Come evidenziato da studi dell’Università Islamica di Tecnologia, dell’Idaho State University e dell’Università di Waterloo, gli ioni di sodio sono meno inclini alle reazioni incontrollate che causano la combustione o l’esplosione delle batterie agli ioni di litio.
La sicurezza antincendio è una preoccupazione fondamentale: il National Fire Chiefs Council del Regno Unito ha messo in guardia sul “significativo rischio di incendio” rappresentato dai sistemi di accumulo di energia con batterie agli ioni di litio, che possono bruciare per ore o addirittura giorni una volta accesi. Le batterie agli ioni di Na, al contrario, offrono un’alternativa molto più stabile.
“I nostri risultati dimostrano quantitativamente che la velocità di ricarica di un SIB che utilizza un anodo HC può raggiungere velocità più elevate di quella di un LIB”, ha affermato Shinichi Komaba, l’autore principale dello studio.
Questa ricerca sottolinea che il futuro dello stoccaggio dell’energia potrebbe risiedere nel sodio, che offre una combinazione convincente di prestazioni, rapporto costo-efficacia e maggiore sicurezza.
