La maggior parte delle batterie attuali sono batterie agli ioni di litio.Centri datie reti elettriche stazionarie per pannelli solari e turbine eoliche, così come per oggetti di uso quotidiano come telefoni, computer portatili e scooter elettrici.
Il litio richiedequantità massicce di acquaL'Istituto per la ricerca energetica ha dichiarato che la produzione di litio è destinata a estrarre e raffinare circa 2 milioni di litri di acqua per tonnellata di litio.
Per esempio, inCile, secondo produttore mondiale di litio, l'industria utilizza un processo di estrazione di salamoia,che deviano l'acqua dolce già scarsa dalle comunità indigene locali e causano gravi danni ai fragili ecosistemi delle zone umide vicine.
Inoltre, le batterie agli ioni di litio richiedono metalli pesanti come cobalto, nichel, manganese e rame nei loro catodi, che attirano gli ioni dall'anodo quando la batteria si scarica.
La maggior parte delle riserve mondiali di cobalto si trovano nelRepubblica democratica del Congo, dove le miniere di litio sfruttano regolarmente i lavoratori, contaminano le fonti idriche e rilasciano polveri e particelle tossiche nell'aria.
Oltre alle considerazioni etiche, la geopolitica pone le sue sfide.domina il mercato, con il 68% della capacità di raffinazione globale di cobalto, il 72% della capacità di raffinazione di litio e l'83% della capacità di produzione di ioni di litio.
Queste insidie hanno spinto scienziati e aziende a cercare fonti alternative di energia da batteria.
Ma c'è un materiale economico, abbondante e facilmente disponibile che sta guidando la corsa per sostituire il litio come principale ingrediente delle batterie.
Il sale.
Estrazione di sale a Sambhar Salt Lake, Rajasthan, India.
Inserire sodio
Jean-Marie Tarascon, professore di fisica e chimica del solido al Collège de France, crede nella superiorità del sodio da almeno 15 anni.
Come fondatore e direttore della rete di ricercaRS2E, ha guidato un team che ha sviluppato una batteria agli ioni di sodio al Collège e all'Università della Picardia Jules Verne piuttosto appropriatamente,Considerando che Verne ha immaginato per la prima volta una batteria di sale fittizia nel suo libro,Venti mila leghe sotto il mare.
"Il fattore principale nel mio caso è stata la sostenibilità", afferma Tarascon. "Nel 2010, era ovvio che il mondo avrebbe adottato le batterie agli ioni di litio e che questa risorsa sarebbe finita".
La decisione è stata di trovare un'alternativa, per questo abbiamo optato per il sodio.
Le batterie agli ioni di sodio hanno un comportamento chimico simile alle batterie agli ioni di litio, anche se senza gli impatti ambientali negativi, dice Shan Zhang,un ricercatore presso la Chalmers University of Technology di GöteborgLa Svezia.
"Il processo di produzione è anche simile, il che significa che non è necessario testare la linea di produzione così tanto", aggiunge.È possibile utilizzare le linee di produzione esistenti e apportare alcuni aggiustamenti alla batteria di sale.
Zhang dice che le batterie al sodio sono anche più sicure delle loro controparti al litio e funzionano meglio a temperature estreme.
Le batterie agli ioni di litio sono state responsabili di innumerevoli incendi, tra cui uno aImpianto di stoccaggio delle batterie della Californiaall'inizio di quest'anno che ha bruciato per giorni e ha indotto l'evacuazione di circa 1.200 residenti locali.
Nel 2024, Zhang ha guidato unstudioche ha esaminato i futuri impatti climatici di diversi tipi di batterie di sale, concentrandosi sulle emissioni di carbonio.
Il suo team ha scoperto che entro il 2050, l'uso di energia rinnovabile per la produzione di batterie potrebbe ridurre il suo impatto sul clima dal 43 al 57 per cento rispetto ai livelli del 2020.
"L'impatto sul clima scende più in avanti nel futuro, dai processi di produzione, all'estrazione mineraria, così come i processi a monte", afferma.
Ma le sostanze chimiche utilizzate nel catodo sono ancora una preoccupazione, dice, e dovranno essere affrontate con maggiori investimenti nella ricerca sulle batterie agli ioni di sodio.
Le batterie agli ioni di litio, come questa installata su un MacBook, sono molto più leggere delle batterie al sodio, rendendole difficili da sostituire nei dispositivi elettronici.Unsplash
Trovare una nicchia
Quindi, cosa sta impedendo una maggiore utilizzazione delle batterie agli ioni di sodio?basso prezzo del litio, mantenendolo competitivo con il sodio.
Dopo aver raggiunto un livello record di 83.000 USD a tonnellata nel novembre 2022, ilprezzo del litioLa domanda di veicoli elettrici (EV) è in calo da allora, raggiungendo un minimo di soli 8.400 dollari la tonnellata il mese scorso, poiché le vendite dei veicoli elettrici (EV) sono state più lente del previsto.
Un altro ostacolo è che il sodio è meno denso del litio, il che significa che è necessario più spazio ed energia per contenere la stessa carica.
Questo si traduce in una batteria più grande e più pesante, che non è l'ideale nella vostra auto o nel vostro telefono, per esempio.
Invece di sostituire completamente il litio, il sodio deve trovare le sue applicazioni di nicchia in cui il volume e il peso non sono un problema, afferma Zhang.
Mentre gli scienziati continuano a lavorare per migliorare la loro densità energetica, un posto adatto per le batterie agli ioni di sodio è nei sistemi di stoccaggio di energia stazionaria,dove l'energia può essere immagazzinata e scaricata quando necessario per bilanciare la rete elettrica.
Infatti, Bloomberg New Energy Finance (BNEF) è attualmenteprogettazioneuna quota di mercato del 15% per le batterie agli ioni di sodio nel magazzinaggio dell'energia entro il 2035, rispetto all'1% di oggi.
Negli Stati Uniti, Natron Energy, con sede in Silicon Valley, produce batterie agli ioni di sodio per l'installazione in data center e società di cloud computing, nonché caricabatterie veloci per veicoli elettrici.
Nel frattempo, nel Regno Unito, Faradion, una filiale dell'India Reliance New Energy Ltd., èfabbricazione di batterie agli ioni di sodioper il trasporto, lo stoccaggio e l'alimentazione di riserva.
E in Francia, TIAMAT, società di cui Tarascon è consulente scientifico, ha inventato la prima batteria agli ioni di sodio progettata per essere utilizzata in un prodotto commerciale: unperforazione elettrica senza fili.
Il produttore cinese Yadea sta iniziando a vendere ciclomotori elettrici a sodio.Motore elettrico
Guidare con il sale
La maggior parte delle batterie agli ioni di sodio, tuttavia, èCinaIl paese domina già il mercato delle batterie agli ioni di litio, motivo per cui è stato facile fare il passaggio, afferma Zhang.
Le imprese cinesi hanno già investito oltre 7,6 miliardi di dollari in tecnologia agli ioni di sodio, con 27 miliardi di dollari di investimenti in tecnologie a base di ioni di sodio.nuovi impianti di produzioneannunciato solo nel 2024.
Aziende come Yadea, HiNa e Contemporary Amperex Technology (CATL) stanno ora costruendo un vantaggio competitivo nel mercato globale delle batterie agli ioni di sodio.Un altro grande passo nell'industria delle tecnologie pulite del paese.
E a differenza delle loro controparti occidentali, stanno già mettendo in circolazione veicoli alimentati a sodio.
Mentre questi veicoli a due ruote hanno un'autonomia di circa 70 chilometri, il produttore ha costruito stazioni di sostituzione delle batterie dove i proprietari possono sostituire le batterie esaurite in meno di un minuto,Invece di dover aspettare ore per ricaricarli.
CATL, il più grande produttore mondiale di batterie per veicoli elettrici e stoccaggio di energia,La Commissione ha annunciato un piano all'inizio di quest'anno per produrre in serie batterie agli ioni di sodio per camion pesanti e auto con un nuovo marchio chiamatoNaxtra.
Le moto e i ciclomotori elettrici sono già onnipresenti in Cina, con alcuni55 milioni vendutisolo nel 2023.
Ora, le incursioni del paese nei veicoli alimentati a batterie al sodio potrebbero creare un enorme potenziale di espansione in tutto il Sud del mondo, in particolare in Asia e Africa, dice Kate Logan,Direttore del China Climate Hub e della diplomazia sul clima presso l'Università di.S-basedIstituto di politica della società asiatica.
L'utilizzo di veicoli a due e tre ruote è concentrato nel Sud del mondo e questi mercati saranno ancora più importanti per le aziende cinesi.In questo caso, la Commissione ha adottato una proposta di regolamento che prevede la creazione di un'agenzia europea di ricerca e sviluppo tecnologico (ESA).- E' quello che spiega.
La conversione di queste biciclette e trike all'ingrosso in energia elettrica nei mercati del Sud globale avrà un impatto significativo sulle emissioni e sull'uso di combustibili fossili, aggiunge.
Da parte sua, Tarascon vede un grande cambiamento nelle dimensioni delle auto nel prossimo decennio anche nel Nord globale.
"Avremo auto più piccole nelle città, più taxi e più veicoli a corto raggio, quindi automaticamente, la batteria agli ioni di sodio avrà un grande ruolo da svolgere", afferma.
Se guardo al futuro, questa tecnologia sarà sicuramente migliorata, e penso che guadagnerà una grande parte del mercato perché c'è un'enorme domanda di energia da batteria,e il litio-ione non può fare tutto.
La maggior parte delle batterie attuali sono batterie agli ioni di litio.Centri datie reti elettriche stazionarie per pannelli solari e turbine eoliche, così come per oggetti di uso quotidiano come telefoni, computer portatili e scooter elettrici.
Il litio richiedequantità massicce di acquaL'Istituto per la ricerca energetica ha dichiarato che la produzione di litio è destinata a estrarre e raffinare circa 2 milioni di litri di acqua per tonnellata di litio.
Per esempio, inCile, secondo produttore mondiale di litio, l'industria utilizza un processo di estrazione di salamoia,che deviano l'acqua dolce già scarsa dalle comunità indigene locali e causano gravi danni ai fragili ecosistemi delle zone umide vicine.
Inoltre, le batterie agli ioni di litio richiedono metalli pesanti come cobalto, nichel, manganese e rame nei loro catodi, che attirano gli ioni dall'anodo quando la batteria si scarica.
La maggior parte delle riserve mondiali di cobalto si trovano nelRepubblica democratica del Congo, dove le miniere di litio sfruttano regolarmente i lavoratori, contaminano le fonti idriche e rilasciano polveri e particelle tossiche nell'aria.
Oltre alle considerazioni etiche, la geopolitica pone le sue sfide.domina il mercato, con il 68% della capacità di raffinazione globale di cobalto, il 72% della capacità di raffinazione di litio e l'83% della capacità di produzione di ioni di litio.
Queste insidie hanno spinto scienziati e aziende a cercare fonti alternative di energia da batteria.
Ma c'è un materiale economico, abbondante e facilmente disponibile che sta guidando la corsa per sostituire il litio come principale ingrediente delle batterie.
Il sale.
Estrazione di sale a Sambhar Salt Lake, Rajasthan, India.
Inserire sodio
Jean-Marie Tarascon, professore di fisica e chimica del solido al Collège de France, crede nella superiorità del sodio da almeno 15 anni.
Come fondatore e direttore della rete di ricercaRS2E, ha guidato un team che ha sviluppato una batteria agli ioni di sodio al Collège e all'Università della Picardia Jules Verne piuttosto appropriatamente,Considerando che Verne ha immaginato per la prima volta una batteria di sale fittizia nel suo libro,Venti mila leghe sotto il mare.
"Il fattore principale nel mio caso è stata la sostenibilità", afferma Tarascon. "Nel 2010, era ovvio che il mondo avrebbe adottato le batterie agli ioni di litio e che questa risorsa sarebbe finita".
La decisione è stata di trovare un'alternativa, per questo abbiamo optato per il sodio.
Le batterie agli ioni di sodio hanno un comportamento chimico simile alle batterie agli ioni di litio, anche se senza gli impatti ambientali negativi, dice Shan Zhang,un ricercatore presso la Chalmers University of Technology di GöteborgLa Svezia.
"Il processo di produzione è anche simile, il che significa che non è necessario testare la linea di produzione così tanto", aggiunge.È possibile utilizzare le linee di produzione esistenti e apportare alcuni aggiustamenti alla batteria di sale.
Zhang dice che le batterie al sodio sono anche più sicure delle loro controparti al litio e funzionano meglio a temperature estreme.
Le batterie agli ioni di litio sono state responsabili di innumerevoli incendi, tra cui uno aImpianto di stoccaggio delle batterie della Californiaall'inizio di quest'anno che ha bruciato per giorni e ha indotto l'evacuazione di circa 1.200 residenti locali.
Nel 2024, Zhang ha guidato unstudioche ha esaminato i futuri impatti climatici di diversi tipi di batterie di sale, concentrandosi sulle emissioni di carbonio.
Il suo team ha scoperto che entro il 2050, l'uso di energia rinnovabile per la produzione di batterie potrebbe ridurre il suo impatto sul clima dal 43 al 57 per cento rispetto ai livelli del 2020.
"L'impatto sul clima scende più in avanti nel futuro, dai processi di produzione, all'estrazione mineraria, così come i processi a monte", afferma.
Ma le sostanze chimiche utilizzate nel catodo sono ancora una preoccupazione, dice, e dovranno essere affrontate con maggiori investimenti nella ricerca sulle batterie agli ioni di sodio.
Le batterie agli ioni di litio, come questa installata su un MacBook, sono molto più leggere delle batterie al sodio, rendendole difficili da sostituire nei dispositivi elettronici.Unsplash
Trovare una nicchia
Quindi, cosa sta impedendo una maggiore utilizzazione delle batterie agli ioni di sodio?basso prezzo del litio, mantenendolo competitivo con il sodio.
Dopo aver raggiunto un livello record di 83.000 USD a tonnellata nel novembre 2022, ilprezzo del litioLa domanda di veicoli elettrici (EV) è in calo da allora, raggiungendo un minimo di soli 8.400 dollari la tonnellata il mese scorso, poiché le vendite dei veicoli elettrici (EV) sono state più lente del previsto.
Un altro ostacolo è che il sodio è meno denso del litio, il che significa che è necessario più spazio ed energia per contenere la stessa carica.
Questo si traduce in una batteria più grande e più pesante, che non è l'ideale nella vostra auto o nel vostro telefono, per esempio.
Invece di sostituire completamente il litio, il sodio deve trovare le sue applicazioni di nicchia in cui il volume e il peso non sono un problema, afferma Zhang.
Mentre gli scienziati continuano a lavorare per migliorare la loro densità energetica, un posto adatto per le batterie agli ioni di sodio è nei sistemi di stoccaggio di energia stazionaria,dove l'energia può essere immagazzinata e scaricata quando necessario per bilanciare la rete elettrica.
Infatti, Bloomberg New Energy Finance (BNEF) è attualmenteprogettazioneuna quota di mercato del 15% per le batterie agli ioni di sodio nel magazzinaggio dell'energia entro il 2035, rispetto all'1% di oggi.
Negli Stati Uniti, Natron Energy, con sede in Silicon Valley, produce batterie agli ioni di sodio per l'installazione in data center e società di cloud computing, nonché caricabatterie veloci per veicoli elettrici.
Nel frattempo, nel Regno Unito, Faradion, una filiale dell'India Reliance New Energy Ltd., èfabbricazione di batterie agli ioni di sodioper il trasporto, lo stoccaggio e l'alimentazione di riserva.
E in Francia, TIAMAT, società di cui Tarascon è consulente scientifico, ha inventato la prima batteria agli ioni di sodio progettata per essere utilizzata in un prodotto commerciale: unperforazione elettrica senza fili.
Il produttore cinese Yadea sta iniziando a vendere ciclomotori elettrici a sodio.Motore elettrico
Guidare con il sale
La maggior parte delle batterie agli ioni di sodio, tuttavia, èCinaIl paese domina già il mercato delle batterie agli ioni di litio, motivo per cui è stato facile fare il passaggio, afferma Zhang.
Le imprese cinesi hanno già investito oltre 7,6 miliardi di dollari in tecnologia agli ioni di sodio, con 27 miliardi di dollari di investimenti in tecnologie a base di ioni di sodio.nuovi impianti di produzioneannunciato solo nel 2024.
Aziende come Yadea, HiNa e Contemporary Amperex Technology (CATL) stanno ora costruendo un vantaggio competitivo nel mercato globale delle batterie agli ioni di sodio.Un altro grande passo nell'industria delle tecnologie pulite del paese.
E a differenza delle loro controparti occidentali, stanno già mettendo in circolazione veicoli alimentati a sodio.
Mentre questi veicoli a due ruote hanno un'autonomia di circa 70 chilometri, il produttore ha costruito stazioni di sostituzione delle batterie dove i proprietari possono sostituire le batterie esaurite in meno di un minuto,Invece di dover aspettare ore per ricaricarli.
CATL, il più grande produttore mondiale di batterie per veicoli elettrici e stoccaggio di energia,La Commissione ha annunciato un piano all'inizio di quest'anno per produrre in serie batterie agli ioni di sodio per camion pesanti e auto con un nuovo marchio chiamatoNaxtra.
Le moto e i ciclomotori elettrici sono già onnipresenti in Cina, con alcuni55 milioni vendutisolo nel 2023.
Ora, le incursioni del paese nei veicoli alimentati a batterie al sodio potrebbero creare un enorme potenziale di espansione in tutto il Sud del mondo, in particolare in Asia e Africa, dice Kate Logan,Direttore del China Climate Hub e della diplomazia sul clima presso l'Università di.S-basedIstituto di politica della società asiatica.
L'utilizzo di veicoli a due e tre ruote è concentrato nel Sud del mondo e questi mercati saranno ancora più importanti per le aziende cinesi.In questo caso, la Commissione ha adottato una proposta di regolamento che prevede la creazione di un'agenzia europea di ricerca e sviluppo tecnologico (ESA).- E' quello che spiega.
La conversione di queste biciclette e trike all'ingrosso in energia elettrica nei mercati del Sud globale avrà un impatto significativo sulle emissioni e sull'uso di combustibili fossili, aggiunge.
Da parte sua, Tarascon vede un grande cambiamento nelle dimensioni delle auto nel prossimo decennio anche nel Nord globale.
"Avremo auto più piccole nelle città, più taxi e più veicoli a corto raggio, quindi automaticamente, la batteria agli ioni di sodio avrà un grande ruolo da svolgere", afferma.
Se guardo al futuro, questa tecnologia sarà sicuramente migliorata, e penso che guadagnerà una grande parte del mercato perché c'è un'enorme domanda di energia da batteria,e il litio-ione non può fare tutto.
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