研究人员用钠代替电池中的锂 或制成更便宜容量更大的钠电池

据外媒报道，莫斯科国立科技大学（NUST MISIS）、俄罗斯科学院（Russian Academy of Science）和德国亥姆霍兹德累斯顿-罗森多夫研究中心（Helmholtz-Zentrum Dresden-Rossendorf）科学家组成的一个国际小组发现，用钠（Na）代替锂（Li）以特殊方式“堆叠”，可用于电池生产。钠电池比现有的锂电池更便宜，而且容量相当，甚至更大。

（图片来源：phys.org）

锂离子电池在现代生活中非常重要，而且无处不在，手机、笔记本电脑、照相机、各种交通工具以及宇宙飞船都会搭载锂离子电池。1991年，锂离子电池进入市场，其发明者还因此获得2019年诺贝尔化学家。但是，同时锂又是一种很昂贵的碱金属，其储量在全球范围内有限。目前，还没有发现跟锂离子电池效率相当的替代品。由于锂是最轻的化学元素之一，因此很难找到可以替代它的金属，以制造大容量的电池。

但是，由Arkadiy Krashennikov教授领导的来自莫斯科国立科技大学、俄罗斯科学院和亥姆霍兹德累斯顿-罗森多夫研究中心的科学家团队找到了一种替代品。他们发现，如果电池样品内的原子以某种方式进行“堆叠”，那么除锂之外的其他碱金属也会表现出高能量密度。最有前景的锂替代品就是钠，因为与锂离子电池中传统石墨阳极相比，在石墨夹层中双层排列的钠原子也表现出与其相当的容量，约为335 mA*h/g，锂为372 mA*h/g。而且，钠的处理更丰富，因而也更便宜，更容易获取。

堆叠原子的特殊方式实际上就是将一个原子放置在另一个原子上面，此种结构通过在高压下，将原子从一块金属处转移到两块石墨之间的空间而形成，模拟了电池的充电过程。最终，看起来与三明治很像，由一层碳、两层碱金属以及另一层碳构成。

研究人员表示：“我们的模拟测试表明，锂原子与石墨烯的结合能力更强，但是增加锂层会导致电池稳定性下降。但是，钠的情况恰好相反。随着钠层数量的增加，结构的稳定性也增加了。”

该研究小组的下一步是打造一个实验电池样本，在实验室中进行研究。如果成功，则将制成比锂离子电池成本更低、容量相当甚至更大的新一代钠电池。