Идея использования натрия в батареях возникла в 1980-х годах. В то время в качестве предпочтительного материала предпочтение отдавалось литию, а не натрию, и с тех пор он широко используется в портативных электронных устройствах, таких как планшеты, ноутбуки и электромобили.
Однако у лития есть серьезный недостаток в том, что он довольно редко встречается на нашей планете. Поэтому команды из RS2E (с CNRS в качестве ведущего партнера) обратились к натрию, которого в тысячу раз больше.
Они разработали прототипы натриево-ионных аккумуляторов, в которых ионы натрия перемещаются от одного электрода к другому в жидкости во время циклов заряда и разряда.Первым делом нужно было найти идеальный «рецепт» положительного электрода (катода) батареи. Шесть партнерских лабораторий RS2E (см. Список ниже) были вовлечены в проект с целью найти правильный состав для этого натриевого электрода.
Затем разработка будущего прототипа была поручена CEA, члену сети RS2E. Всего за шесть месяцев CEA смогла разработать первый натриево-ионный прототип в формате «18650», тип батареи, представленной на рынке, то есть цилиндр диаметром 1,8 см и высотой 6,5 см.
Это должно облегчить передачу технологий существующим производственным единицам. Над этой технологией работают и другие международные лаборатории, но ни одна из них еще не объявила о разработке такого прототипа «18650».Этот второй этап позволил перейти от лабораторных масштабов (синтез нескольких граммов катодного материала) к «доиндустриальным» масштабам (синтез партий по 1 кг).
Это позволило производить батареи с непревзойденным уровнем мощности. Эта новая технология уже дает многообещающие результаты. Его плотность энергии (количество электричества, которое может хранить килограмм батареи) составляет 90 Втч / кг, что уже сопоставимо с первыми литий-ионными батареями.
А срок службы — максимальное количество циклов зарядки / разрядки, которое батарея может выдержать без существенной потери производительности — превышает 2000 циклов. Но, прежде всего, эти элементы способны очень быстро заряжаться и отдавать свою энергию. Основное преимущество технологии заключается в том, что она устраняет литий, редкий элемент, который можно найти только в определенных местах, в отличие от натрия. Другое его преимущество — финансовое, поскольку использование натрия может позволить производить менее дорогие батареи.
Проект стал причиной ряда научных публикаций и патентов CNRS и CEA. Он получил финансовую поддержку от Министерства высшего образования и исследований Франции, CNRS, CEA, Французского национального исследовательского агентства (ANR) и Управления вооружений (DGA) Министерства обороны, среди прочих.Принимая во внимание сходство с литий-ионными батареями, промышленные игроки уже проявили интерес к технологии, особенно те, кто уже работает в партнерстве с сетью RS2E.
Следующим этапом проекта является оптимизация и повышение надежности процессов с целью коммерциализации в будущем.