什么可以代替电池中的锂?

锂,或者更确切地说,锂离子电池在我们生活中的作用很难被高估。它们无处不在:移动电话,笔记本电脑,相机以及陆路,水路,铁路运输和太空技术。锂离子电池于1991年进入市场,其发明者已于2019年获得诺贝尔化学奖,这是因为它们对技术发展的革命性贡献。同时,锂是一种昂贵的碱金属,其储量非常有限。当前,除了具有类似效率的锂离子电池,别无选择。由于锂是元素周期表中最轻的元素之一,因此很难找到锂的替代品以制造高容量电池。



来自NUST MISIS,俄罗斯科学院生物有机化学研究所和德累斯顿-罗森多夫亥姆霍兹中心的国际科学家团队已经建立,可以使用以特殊方式“包装”的钠代替电池中的锂。钠电池将便宜得多,同时容量不亚于锂离子电池,并且从长远来看,甚至会超过它们。



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在研究过程中,发现如果样品中的原子以某种方式“堆积”,那么其他碱金属也将表现出高能量强度。锂最有希望的替代品是钠,因为即使在双石墨烯的结构中有两层钠原子排列(两层石墨烯-顶部和底部),这种阳极的容量也可以与锂离子电池中常规石墨阳极的容量相比:约335 mA * h / g (毫安小时/克材料)与372 mAh / g锂。此外,钠比锂自然丰富得多。例如,普通食盐含有该元素的一半。



堆叠原子的一种特殊方法无非就是将它们分成几层,一层又一层地排列。这种结构是通过在高压下将原子从一块金属中转移到两片石墨烯之间的空间中而形成的,这模仿了电池的充电过程。结果是一个三明治-一层碳,两层碱金属,再一层碳。



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研究小组的下一步是创建实验样品并在实验室中进行研究。这将由德累斯顿-罗森多夫亥姆霍兹中心的外国团队来完成。如果成功的话,就有可能谈论新一代钠电池的制造,这种钠电池的容量可以与锂离子电池媲美,甚至可以超过锂离子电池,而其价格要便宜几倍。



关于这项研究的文章发表在《纳米能源》杂志上



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