作為電池材料哪種元素可以取代鋰？
來源：寶鄂實業(yè)
2020-09-22 14:52
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鋰（Li）是智能手機、筆記本電腦及電動汽車等產品不可缺少的元素，它們使用的電池都是鋰離子電池。
鋰離子電池是一種二次電池（蓄電池），可以反復充電，長期使用。放電時，鋰離子從負極向正極移動，從而產生電流。離子是指原子失去或得到電子而處于帶正電或負電的狀態(tài)。從外部向電池加電壓（充電）時，移到正極的鋰離子可返回負極，再次處于可放電的狀態(tài)。
電池主要利用負極材料與正極材料“釋放電子的難易程度差異”來產生電。容易釋放電子的材料用作負極，容易接收電子的材料用作正極。負極釋放電子的難度與正極接收電子的難度差異越大，電池的動力（電壓）越大。
鋰離子電池主要依靠鋰離子（Li+）從負極移到正極來產生電。最初，鋰嵌在負極層狀碳的空隙中。用導線連接正負極后，鋰釋放出電子，變成鋰離子，穿過隔膜向正極移動，在正極被層狀結構的鈷酸鋰“捕獲”。充電時的反應與此完全相反。 鋰本身不用作負極材料，但是其混在碳中，實質上起到了負極的作用。
釋放電子的難易程度（離子化傾向）取決于元素的種類。鋰是所有元素中最容易釋放電子（離子化傾向大）的元素，用作電池負極時，電壓最高。此外，鋰還是最輕的金屬元素，原子較小，是實現(xiàn)電池小型化與輕便化的最佳元素。
乍一聽，鋰好像是制作電池的最佳材料，不過，它也有一個致命的缺點。鋰是一種堿金屬元素，很容易與其他物質發(fā)生反應，例如遇水后迅速生成氫，并釋放出熱量，因此，如何應用是一個令研究人員倍感頭疼的大難題。
不過，鋰離子電池成功地解決了這一難題，不僅降低了鋰的高反應性，而且提高了其釋放電子的能力。
可以用鈉取代鋰
除了高反應性這一問題，鋰用作電池時還面臨著其他問題。鋰在地殼中的自然儲量，在所有元素中名列第31位，相對較多，還稱不上是真正的稀有元素。但問題在于鋰的產地很少，只有智利、玻利維亞等地域。如果這些產地因某些原因中斷供應的話，全球將一下子陷入鋰資源缺乏的困境。鈉在海水中的濃度很高，而且產地非常廣泛。如果能用鈉取代鋰的話，完全可以消除人們對鋰供應不足的擔心。
在周期表中，鈉位于鋰的下一行，兩者都屬于第1族的堿金屬元素，性質非常相似。雖然鈉的離子化傾向比鋰稍低（電池的電壓稍微變低），但是并不妨礙其用作電極。因此，按照與鋰離子電池基本相同的機制，就可以生產出鈉離子電池。
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