Le batterie a base di ioni di sodio stanno entrando nella produzione di massa. Alcuni ricercatori affermano che potrebbero in futuro rappresentare un’alternativa più economica e sicura al litio per le auto elettriche e altre applicazioni energetiche.
La batteria agli ioni di litio è il cuore pulsante del mondo moderno. Alimenta otto miliardi di telefoni cellulari, centinaia di milioni di computer portatili e flotte in rapida crescita di auto elettriche e sistemi di accumulo di energia. Ma un nuovo contendente si sta facendo strada nel mercato delle batterie.
Le batterie al sodio promettono di essere più economiche, più sicure e molto più ecocompatibili rispetto alle batterie agli ioni di litio. E quest’anno potrebbe segnare l’inizio dell’era del sodio.
Ad aprile 2026, l’azienda cinese CATL, il più grande produttore di batterie al mondo, < https://www.catl.com/it/ >, ha annunciato che avvierà la produzione di massa di batterie agli ioni di sodio entro la fine del 2026. CATL, con sede a Ningde nello Fujian in Cina, ha inoltre aggiunto di aver siglato accordi per la vendita delle batterie sia a una casa automobilistica che a un fornitore di sistemi di accumulo di energia per le reti elettriche.
Le batterie agli ioni di sodio sono state sviluppate per la prima volta negli anni ’80, all’incirca nello stesso periodo di quelle agli ioni di litio. Tuttavia, i primi prototipi presentavano alcuni gravi inconvenienti: non erano in grado di immagazzinare la stessa quantità di energia delle batterie agli ioni di litio e non erano altrettanto resistenti, perdendo rapidamente la capacità di ricarica. Per decenni, quindi, la ricerca si è concentrata sulla tecnologia agli ioni di litio.
Negli ultimi cinque anni, però, l’interesse e gli investimenti nelle batterie agli ioni di sodio sono aumentati notevolmente. Aziende cinesi hanno già introdotto sul mercato motociclette e piccole auto alimentate da batterie al sodio e hanno sviluppato impianti di produzione di batterie al sodio. La produzione di massa di CATL < https://www.catl.com/it/ >, promette di incrementare sostanzialmente la diffusione di questa tecnologia. Anche un’altra azienda cinese, BYD, con sede a Shenzhen e leader mondiale nel settore delle auto elettriche per fatturato, sta investendo massicciamente nelle batterie agli ioni di sodio, secondo quanto riportato dagli analisti.
Le batterie agli ioni di sodio prodotte da CATL in Cina (foto accanto) sono utilizzate nelle auto elettriche (a sinistra) e nei sistemi di accumulo di energia per le reti elettriche (a destra). Credito: CATL
Ciò che ha sorpreso molti osservatori è la rapidità con cui le aziende affermano di aver migliorato i difetti delle batterie agli ioni di sodio. Auke Hoekstra, analista energetico presso l’Università di Tecnologia di Eindhoven nei Paesi Bassi, afferma di essere rimasto sbalordito dalla velocità dei progressi. “Onestamente non mi aspettavo che procedesse così in fretta, e di solito sono considerato un ottimista”, afferma.
Hoekstra è noto per le sue previsioni ottimistiche sulle energie rinnovabili, che spesso si sono rivelate corrette. Ora è ottimista anche sulle batterie agli ioni di sodio. Sebbene altri analisti e ricercatori nutrano dubbi sulla reale capacità di questa tecnologia di competere con i dispositivi agli ioni di litio, Hoekstra la considera un’innovazione che consentirà di mantenere basso il prezzo delle batterie, accelerando così l’elettrificazione dell’economia mondiale. “Per il futuro dell’energia, questa sarebbe davvero una svolta epocale”, afferma.
- Prezzi delle batterie: calo e diminuzione
L’aspettativa che la tecnologia agli ioni di sodio ridurrà i prezzi delle batterie si basa principalmente sul fatto che le sue materie prime sono più economiche e più abbondanti rispetto a quelle delle batterie agli ioni di litio.
Dal 2010 i prezzi delle celle delle batterie sono già diminuiti di oltre il 90% (vedasi “Calo dei prezzi delle batterie agli ioni di litio”). Gran parte di questa riduzione è dovuta al miglioramento dell’efficienza dei processi industriali, nonché all’aumento dei volumi di produzione delle batterie. Ciò significa che le materie prime utilizzate nella produzione delle celle rappresentano una quota maggiore del costo totale rispetto al passato.
- Calo dei prezzi delle batterie agli ioni di litio
I prezzi delle batterie agli ioni di litio sono crollati e continuano a diminuire a un ritmo costante. Tuttavia, le batterie ad alta capacità che utilizzano nichel, manganese e cobalto nei loro catodi (NMC) non hanno subito un calo di prezzo così rapido come le batterie a minore densità energetica che utilizzano ferro e fosfati (LFF). Le batterie agli ioni di sodio dovranno competere con le batterie LFP sul prezzo.
Nel caso delle batterie agli ioni di litio, le materie prime includono non solo il litio, tipicamente immagazzinato sotto forma di ioni in un elettrodo di grafite e rame (l’anodo), ma anche i componenti dell’altro elettrodo, il catodo, che attirano gli ioni di litio quando la batteria si scarica.
Per incrementare la capacità energetica, scienziati e ingegneri dei materiali hanno sviluppato celle che utilizzano gli elementi di metalli pesanti nichel, manganese e cobalto (NMC) per formare cristalli microscopici di “ossido stratificato” che trattengono il litio nel catodo. Poiché gli ioni di litio possono essere impacchettati in modo così compatto e stabile in questi cristalli, le celle NMC commerciali hanno raggiunto capacità record di oltre 300 wattora di energia per chilogrammo (Wh kg⁻¹ ) , consentendo ad alcune auto elettriche di fascia alta di percorrere più di 800 chilometri prima di dover essere ricaricate.
Tuttavia, alcuni di questi elementi catodici sono costosi e rari, il che significa che la tendenza al ribasso dei prezzi dei materiali NMC sta mostrando segni di rallentamento. Negli ultimi cinque anni circa, però, molti produttori di automobili, soprattutto in Cina, hanno adottato catodi alternativi a ossido stratificato che combinano il litio con ferro e fosfato a basso costo (noti insieme come LFP).
Sebbene le celle LFP possano immagazzinare solo circa due terzi dell’energia delle celle NMC di ultima generazione, sono comunque in grado di offrire ai veicoli elettrici un’autonomia rispettabile, soprattutto per auto, furgoni e motociclette utilizzati principalmente in città. Inoltre, hanno conquistato il mercato globale delle batterie stazionarie di grandi dimensioni, utilizzate per immagazzinare l’energia rinnovabile in eccesso destinata alle reti elettriche (vedasi “Spostamento del bilancio energetico”). In questo caso, la minore densità energetica per unità di peso non rappresenta un problema così rilevante.
Le batterie al litio ferro fosfato (LFP), più economiche e con una minore densità energetica, stanno conquistando il mercato dell’accumulo di energia stazionaria e, in misura minore, dei veicoli elettrici.
Secondo Hoekstra, la tecnologia LFP ha contribuito al continuo e vertiginoso calo del prezzo delle batterie agli ioni di litio, il che significa che la maggior parte del costo delle materie prime nelle batterie più economiche è ora rappresentata dal litio stesso.
Durante la pandemia, quando la crescente domanda di auto elettriche si è scontrata con le interruzioni delle catene di approvvigionamento, i mercati del litio hanno iniziato a subire una serie di boom e crolli. Improvvisamente, il mondo si è reso conto di quanto fosse limitata la flessibilità nell’offerta di questa preziosa risorsa, la maggior parte della quale viene estratta in Australia e in pochi altri paesi. Sebbene non manchino le riserve di litio per elettrificare l’economia mondiale, la volatilità dei prezzi del litio – e l’incertezza sulla velocità con cui l’attività mineraria può espandersi per soddisfare la crescente domanda – è il motivo principale per cui le aziende cinesi investono nella tecnologia del sodio, affermano gli analisti. “Vogliono assicurarsi una catena di approvvigionamento stabile”, afferma Yun Zhao, ricercatore presso l’Imperial College di Londra.
Il sodio per le batterie può essere estratto facilmente dal carbonato di sodio (o soda caustica), un prodotto chimico industriale abbondante e più semplice da estrarre rispetto alla maggior parte delle forme di litio. “Il sodio è una risorsa pressoché inesauribile”, afferma Zhang Yizhi, portavoce di CATL. È presente oltre 1.000 volte più abbondante del litio nella crosta terrestre e fino a 60.000 volte più abbondante negli oceani. Il mese scorso, il carbonato di sodio di grado industriale costava solo 200-280 dollari a tonnellata, rispetto ai 20.000-25.000 dollari a tonnellata del carbonato di litio di grado batteria, aggiunge Zhang.
Le batterie agli ioni di sodio utilizzano anche materie prime diverse nei loro catodi a ossido stratificato (vedasi “Come funzionano le batterie agli ioni di sodio”). Come le loro cugine LFP, le batterie agli ioni di sodio di solito non contengono le grandi quantità di metalli pesanti tossici presenti nelle celle NMC. Per le sue prime batterie prodotte in serie, CATL ha adottato un ossido stratificato chiamato bianco di Prussia, che è composto da sodio, azoto, ferro e carbonio ed è simile al pigmento blu di Prussia.
Come funzionano le batterie agli ioni di sodio
Le batterie agli ioni di sodio funzionano in modo simile a quelle agli ioni di litio, ma sono composte da materiali diversi e più abbondanti. In entrambe, gli ioni si spostano dall’anodo attraverso un elettrolita fino al catodo per trasformare l’energia chimica in energia elettrica; durante la ricarica, ritornano all’anodo.
Per gli anodi, le batterie agli ioni di sodio funzionano efficacemente con l’alluminio, che è economico, al posto del rame. Inoltre, i materiali a base di carbonio, facilmente producibili, sono più efficaci della grafite nell’immagazzinare ioni di sodio. La Cina domina l’offerta globale di grafite ed è stata criticata per l’inquinamento e i danni ambientali associati all’estrazione di questo minerale.
(Ndr.: Un anodo è un elettrodo nel quale avviene una semireazione di ossidazione, con conseguente perdita di elettroni. Nei dispositivi che producono energia (come le pile), funge da polo negativo. Nei dispositivi che consumano energia (come celle elettrolitiche o scaldabagni), funge invece da polo positivo. Come funziona nei diversi ambiti Elettrochimica (Pile e accumulatori): È il polo negativo della batteria da cui gli elettroni escono per alimentare il circuito esterno. Elettrolisi: È il polo positivo. Viene collegato al terminale positivo del generatore di corrente e attira gli ioni negativi (anioni).Idraulica e Nautica (Anodo sacrificale): Nei boiler, scaldabagni e motori marini, l'anodo (spesso in magnesio o zinco) è un componente progettato per corrodersi e "sacrificarsi" al posto di altre parti metalliche più costose, proteggendole dalla corrosione. Elettronica: Nei tubi a vuoto (come nei vecchi televisori) o nei tubi a raggi X, l'anodo è il polo positivo che attrae gli elettroni emessi dal catodo. Per approfondire le reazioni chimiche specifiche o per calcolare il dimensionamento di questi elementi, puoi consultare la Guida all'Elettrochimica dell'Università di Verona o le Lezioni di Elettrochimica dell'Università degli Studi di Milano-Bicocca).
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Secondo CATL, le batterie al sodio sono anche meno infiammabili di quelle al litio (soprattutto quelle di tipo NMC), il che le rende più sicure. Inoltre, rimangono funzionanti a temperature molto più basse, fino a -40 °C.
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Concorrenza sui prezzi: “ioni di sodio e ioni di litio”
Tuttavia, le auto con celle agli ioni di sodio non possono ancora eguagliare la capacità energetica e l’autonomia di quelle con batterie agli ioni di litio NMC. – CATL afferma che il suo prodotto agli ioni di sodio per il mercato di massa ha una densità energetica di 175 Wh kg⁻¹ e che le innovazioni in fase di sviluppo porteranno questo valore a 200 Wh kg⁻¹ . Questo valore metterebbe le celle agli ioni di sodio sullo stesso piano delle batterie LFP, ma è ancora solo due terzi della densità energetica delle celle agli ioni di litio di ultima generazione.
Quindi, al momento la concorrenza è con LFP. – Zhang afferma: “CATL prevede che i costi delle batterie agli ioni di sodio raggiungeranno la parità con quelli di LFP entro la fine del 2026. Tuttavia, alcuni analisti ritengono che ci vorranno anni. La maggior parte delle società di consulenza afferma che le batterie agli ioni di sodio sono, per ora, più costose di quelle agli ioni di litio più economiche, e non c’è accordo sulla velocità con cui aumenterà la produzione di batterie agli ioni di sodio o sulla rapidità con cui diminuiranno i costi. La società di ricerca Wood Mackenzie, con sede a Edimburgo (Scozia), nel Regno Unito, < https://www.woodmac.com/ >, ritiene che la parità di prezzo con LFP non sarà raggiunta prima del 2035″.
(Ndr.: Wood Mackenzie è una società globale di consulenza e ricerca con sede a Edimburgo (Scozia), specializzata nell'analisi dei settori dell'energia, delle risorse naturali, dei metalli e delle miniere. Nata nel 1923 come piccola società di brokeraggio azionario, ha pubblicato il suo primo rapporto sul petrolio nel 1973, evolvendosi nel tempo in un punto di riferimento autorevole per i mercati energetici internazionali. Oggi l'azienda fornisce dati, analisi e insight strategici per Settore Energetico: Petrolio, gas naturale, idrogeno e transizione verso un'economia a basse emissioni di carbonio. Risorse Naturali: Metalli, miniere, prodotti chimici e utility. Investimenti: Valutazione di asset e analisi dei rischi di mercato. Per approfondire ulteriormente le analisi e i report della società, puoi fare riferimento ai seguenti canali: Scopri la storia aziendale e la copertura dei mercati globali direttamente sul Sito ufficiale di Wood Mackenzie. Visualizza gli aggiornamenti aziendali, le dimensioni e le competenze sul Profilo LinkedIn di Wood Mackenzie. Esamina le opinioni e le valutazioni dei dipendenti sull'ambiente di lavoro tramite Glassdoor).
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Trattandosi di una tecnologia nuova e non ancora ampiamente diffusa, le stime presentano un margine di errore molto ampio”, afferma Evelina Stoikou, a capo di un team di analisti di tecnologie per batterie presso la società di ricerca energetica BloombergNEF di New York.
Evelina Stoikou è Responsabile delle tecnologie e delle catene di fornitura delle batterie. Dirige il team di BloombergNEF dedicato alle tecnologie e alle catene di approvvigionamento delle batterie, che si occupa di tecnologia, prezzi, costi, catena di approvvigionamento, mercati e politiche nella filiera delle batterie. <https://www.bloomberg.com/authors/AV4xDS9qsO4/evelina-stoikou>.
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È difficile confrontare i costi delle batterie al litio e di quelle al sodio perché l’industria delle batterie agli ioni di sodio è solo agli inizi della sua espansione. Tali confronti richiedono inoltre agli analisti di formulare ipotesi sul prezzo del litio e sui costi di produzione delle batterie al litio ferro fosfato (LFP), che continueranno a diminuire. Ma in definitiva, grazie alle materie prime più economiche, “le celle agli ioni di sodio saranno più economiche, se prodotte in grandi volumi, rispetto alle batterie LFP”, prevede Mukesh Chatter, amministratore delegato di Alsym, una start-up di batterie al sodio con sede a Malden, nel Massachusetts.
- Automobili o sistemi di accumulo di energia
Al momento, è difficile prevedere se le auto alimentate a batterie agli ioni di sodio avranno successo nei mercati occidentali. La maggior parte delle auto elettriche negli Stati Uniti e nell’Unione Europea utilizza attualmente varianti di celle agli ioni di litio ad alta autonomia e alta capacità; le celle LFP, più economiche e a bassa capacità, si stanno diffondendo soprattutto in Cina e nelle economie emergenti. Le auto alimentate a batterie agli ioni di sodio potrebbero, almeno inizialmente, seguire lo stesso percorso.
Un altro potenziale problema è che, sebbene le batterie agli ioni di sodio possano essere riciclate in modo simile a quelle agli ioni di litio, sono così economiche che il loro riciclo risulterebbe in perdita senza sussidi governativi, secondo i calcoli del team di Zhao.
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Secondo esperti come Hoekstra, la tecnologia agli ioni di sodio dovrebbe avere un impatto maggiore sulla riduzione del prezzo delle batterie stazionarie di grandi dimensioni. In questo caso, come ha dimostrato il successo di LFP, non è così importante concentrare grandi quantità di energia in uno spazio ridotto. Hoekstra ritiene che: “…le batterie agli ioni di sodio siano ideali per immagazzinare energia in una rete alimentata principalmente da fonti solari ed eoliche”.
Angelo Martinengo, (*AGW)
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