Le batterie al sodio con protezione al grafene promettono una ricarica più rapida e fino a 10.000 cicli.

Le batterie agli ioni di sodio stanno diventando un'alternativa sempre più interessante alle batterie agli ioni di litio, poiché si basano su materie prime più economiche e ampiamente disponibili, offrono maggiore sicurezza e funzionano bene anche a basse temperature. Tuttavia, finora i produttori hanno dovuto scegliere tra due opzioni: consentire una ricarica ultraveloce o garantire una lunga durata delle celle della batteria. La ricarica rapida danneggia la struttura dei nanofogli, riducendone la durata rispetto alla consolidata tecnologia LFP.

Un team di ricerca cinese potrebbe aver trovato una soluzione a questo problema. Hanno sviluppato un anodo composto da nanofogli di biossido di titanio, di circa 10 nanometri di dimensione, che formano sfere cave a doppio guscio. L'innovazione chiave è un rivestimento di grafene, spesso appena 0,4 nanometri, che avvolge ogni singolo nanofoglio. La semplice miscelazione del grafene con altri materiali non ha prodotto gli stessi risultati, mentre uno strato protettivo diretto ha aumentato la conduttività elettrica.

I risultati dei test sono molto promettenti. Con una velocità di carica rapida di 10C, che teoricamente richiede circa sei minuti, l'anodo ha mantenuto una capacità di 131 mAh/g anche dopo 10.000 cicli. A una velocità di 100C, quando la carica richiederebbe circa 36 secondi, ha raggiunto una capacità di 121 mAh/g. In confronto, i nanosheet non protetti si sono collassati dopo circa 400 cicli. Gli ioni di sodio più grandi esercitano un carico elevato sulla superficie dell'anodo durante la carica rapida e lo strato protettivo di grafene impedisce la formazione di crepe e reazioni eccessive con l'elettrolita.

Tutte queste misurazioni sono state, ovviamente, effettuate in condizioni di laboratorio. Inoltre, l'anodo opera a una tensione media più elevata rispetto ai tradizionali anodi in carbonio duro, il che può ridurre la densità energetica complessiva dell'intera batteria. Naturalmente, la nuova tecnologia dovrà essere validata in celle e pacchi batteria di dimensioni maggiori, progettati commercialmente, prima di poter essere utilizzata nei veicoli elettrici prodotti in serie.