锂离子的替代技术已被设计用于特定领域研究人员开发了第一种使用钠离子的电池
经过两年的研究,一个法国团队,主要包括来自CNRS和CEA的RS2E网络中的电化学能量存储研究人员(Réseauurlestockageélectrochimiquedel'énergie)[1]刚刚设计了一种替代锂离子技术适用于特定行业。研究人员开发了第一种使用钠离子的电池,采用通常的“18650”格式,这是一种行业标准。该原型的主要优点是它依赖钠,这是一种比锂更丰富,成本更低的元素。电池的性能水平与锂电池相当,这项新技术已经吸引了工业界的兴趣。它可以用于存储未来的可再生能源。
在电池中使用钠的想法可以追溯到20世纪80年代。当时,锂优选钠作为选择的材料,并且自从用于诸如平板电脑,笔记本电脑和电动车辆的便携式电子设备以来,它已被广泛使用。然而,锂有一个主要缺点,因为它在我们的星球上相当罕见。因此,来自RS2E(以CNRS为主要合作伙伴)的团队转向钠,是丰富的千倍。他们开发了钠离子电池原型,其中钠离子在充电和放电循环期间从液体中的一个电极移动到另一个电极。
第一步是找到电池正极(阴极)的理想“配方”。RS2E的六个合作伙伴实验室(见下表)参与了该项目,目的是找到适合该钠电极的成分。然后将未来原型的开发委托给RSAE网络的成员CEA。仅仅六个月,CEA就能够开发出第一种“18650”形式的钠离子原型,即市场上的电池,即直径1.8厘米,高6.5厘米的圆柱体。这应该促进技术转移到现有的生产单位。其他国际实验室也在研究这项技术,但他们都没有宣布开发这种“18650”原型。
第二阶段使得从实验室规模(几克阴极材料的合成)转变为“工业前”规模(合成1千克批次)成为可能。它使电池的生产具有无与伦比的功率性能水平。这项新技术已经显示出有希望的结果。它的能量密度(可以通过Kg电池存储的电量)达到90Wh/kg,这个数字已经与第一个锂离子电池相当。它的使用寿命-电池可承受的最大充电/放电循环次数,而不会造成任何明显的性能损失-超过2,000次循环。但最重要的是,这些电池能够非常迅速地充电和输送能量。该技术的主要优点是它不含锂,仅在特定位置发现的稀有元素,与钠相反。它的另一个优点是财务,因为使用钠可以制造更便宜的电池。
该项目产生了许多CNRS和CEA学术出版物和专利。它得到了法国高等教育和研究部,CNRS,CEA,法国国家研究机构(ANR)和国防部军备局(DGA)等机构的资助。
考虑到与锂离子电池的相似之处,工业企业已经表达了对该技术的兴趣,特别是那些已经与RS2E网络合作的技术。该项目的下一阶段是优化和提高流程的可靠性,以期实现未来的商业化。
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