La crescente richiesta di sistemi di accumulo da integrare nei processi di generazione di energia elettrica da fonti rinnovabili per supplire ai limiti derivanti dalla natura discontinua di quest’ultime, unitamente alle criticità legate alla scarsa abbondanza terrestre, al costo e al rischio geopolitico di approvvigionamento del litio, ha originato un sempre maggiore interesse verso lo sviluppo delle batterie a ioni sodio (NIB) da impiegare in sostituzione e/o a complemento di quelle a ioni litio (LIB).

Tutti i componenti delle NIB sono ancora in fase studio per cercare di aumentarne le prestazioni. Tra i tanti materiali attivi studiati per lo sviluppo di anodi da impiegare nelle NIB, l’interesse è stato anche rivolto verso quelle sostanze in grado di formare una lega con il sodio.

Gli anodi a lega presentano il vantaggio di avere bassi potenziali medi ed alte capacità teoriche. In questo lavoro abbiamo preso in considerazione materiali attivi a base di stagno metallico e di ossidi binari di ferro e germanio (GFO). Le prove sperimentali hanno prodotto materiali riproducibili e con valide prestazioni elettrochimiche, risultate pari a 350mAh/g a C/10 per gli anodi base Sn e a 400mAh/g a C/10 per i campioni GFO drogati. In questo lavoro sono riportate le indagini sperimentali degli effetti dei binder e dei collettori di corrente sulle prestazioni elettrochimiche degli anodi a lega per batterie a ioni sodio.

A valle della descrizione delle prove sperimentali, sono anche riportate le prime ricerche relative alla creazione di un modello teorico che sia in grado di simulare il comportamento degli elettrodi a lega nel processo di alligazione e de-alligazione degli ioni sodio, basandosi sia su elementi teorici che su dati sperimentali. La grande espansione degli elettrodi causata dalla sodiazione ha nelle NIB un forte impatto sul comportamento della cella; pertanto, risulta fondamentale sviluppare modelli teorici specifici per simulare il comportamento degli elettrodi in seguito alle reazioni elettrochimiche. Le simulazioni numeriche del modello potranno essere utili per progettare le strutture dei vari componenti presenti negli elettrodi di futura produzione.