Mentre il mondo si muove verso la produzione di energia pulita, la necessità di batterie pulite per il trasporto aumenterà senza dubbio. Finora, la soluzione più efficiente che abbiamo sono le batterie agli ioni di litio, ma hanno molti svantaggi.
Le batterie agli ioni di sodio hanno un enorme potenziale come alternativa, ma la loro tecnologia sta dando agli scienziati un sacco di mal di testa. Ora i ricercatori dell'Università di Ginevra credono di averli risolti.
Problemi con la batteria agli ioni di litio sono stati discussi più di una volta. Non sono molto sicuri perché il loro elettrolita liquido può incendiarsi in vari incidenti. Inoltre, il litio stesso si trova in una parte abbastanza piccola della Terra. Gli scienziati dicono che questo in futuro porrà gli stessi problemi geopolitici del petrolio adesso. Infine, con l'avanzare della tecnologia, dobbiamo sempre cercare soluzioni migliori.
Il sodio, un vicino del litio nella tavola periodica degli elementi, è un buon candidato per sostituire questo metallo raro e prezioso. Abbiamo molto sodio ovunque. Almeno in teoria, le batterie agli ioni di sodio potrebbero essere più sicure e più potenti se fosse usato un elettrolita solido. Tuttavia, c'è un problema: il sodio è più pesante del litio, il che gli rende difficile il passaggio attraverso l'elettrolita.
Nel 2013-2014, scienziati giapponesi e americani hanno scoperto che gli idroborati possono essere eccellenti elettroliti per le batterie al sodio, ma solo dopo aver raggiunto una temperatura di 120 ° C. Queste temperature sono semplicemente inaccettabilmente alte per le batterie di tutti i giorni, ma i ricercatori di Ginevra che lavorano con gli idroborati da decenni hanno visto una soluzione a questo problema.
I cristallografi di Ginevra (chimici dei cristalli) iniziarono a migliorare l'elettrolita idroborato e ottennero risultati eccellenti.
"Siamo stati in grado di utilizzare l'elettrolita idroborato nell'intervallo di temperatura dalla temperatura ambiente a 250 ° C senza problemi di sicurezza", ha affermato Radovan Cerny, project manager.
I ricercatori hanno anche accolto con favore il fatto che le batterie agli ioni di sodio che stanno sviluppando saranno ancora più potenti.
Come hanno fatto i ricercatori a farlo? La risposta a questo enigma è stata trovata nel caos. I cristallografi hanno confuso la composizione solitamente ordinata degli idroborati creando sfere di boro e idrogeno caricato negativamente. Gli spazi tra di loro erano abbastanza grandi da consentire agli ioni di sodio caricati positivamente di spostarsi tra un elettrodo e l'altro. La formulazione mista, sebbene inefficace, consente agli ioni sodio di muoversi liberamente.
I ricercatori dicono che stanno sviluppando una batteria ideale basata su un elettrolita solido con una struttura imperfetta. C'è ancora molto lavoro da fare prima che tali batterie vengano prodotte e testate. Ma i primi risultati sono davvero buoni.
Le batterie agli ioni di sodio possono sostituire le celle agli ioni di litio, rendendole più sicure, più economiche e più rispettose dell'ambiente.