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NUST MISIS的科学家 钠可以代替电池中的锂

NUST MISIS,俄罗斯科学院和Helmholtz-Zentrum Dresden-Rossendorf组成的国际科学家团队发现,钠(Na)代替锂(Li)而“堆积”在特殊的方式可用于电池生产。钠电池将便宜得多,并且具有同等甚至更大的容量。

很难高估锂或锂离子电池在我们生活中的作用。这些电池无处不在:移动电话,笔记本电脑,照相机以及各种类型的车辆和太空飞船。锂离子电池于1991年进入市场,其发明者在2019年因其对技术发展的革命性贡献而获得了诺贝尔化学奖。同时,锂是一种昂贵的碱金属,其储量非常有限。当前,没有替代锂离子电池的有效替代品。由于锂是最轻的化学元素之一,因此很难找到替代锂来制造大容量电池。

Dresden-Rossendorf的一组科学家提出了一种替代方案。发现如果样品中的原子以某种方式“堆积”,那么其他碱金属(不仅是锂)也会显示出高能量强度。锂的最有希望的替代品是钠(Na),因为即使在Bigraphen三明治中有两层钠原子排列,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: 335 mA * h / g,而锂为372 mA * h / g。但是,自然界中钠比锂更常见。例如,食盐是半钠。

堆叠原子的一种特殊方法实际上是将它们一个放在另一个之上。通过在高压下将原子从一块金属转移到两片石墨烯之间的空间来创建这种结构,这可以模拟电池的充电过程。最后,它看起来像一个三明治:一层碳,两层碱金属,再一层碳。

“长期以来,人们认为电池中的锂原子只能位于一层中,否则系统将变得不稳定。尽管如此,我们德国同事最近的实验表明,通过精心选择方法,可以在石墨烯层之间创建多层稳定的锂结构。这为提高此类结构的容量开辟了广阔的前景。因此,我们有兴趣研究使用计算机模拟与其他碱金属(包括钠)形成多层结构的可能性,” Ilya Chepkasov,NUST MISIS无机纳米材料实验室的研究员。

“我们的模拟结果表明,锂原子与石墨烯的结合力更大,但是增加锂的层数会导致稳定性降低。在钠的情况下,观察到相反的趋势–随着钠层数的增加,锂的稳定性增加。这种结构增加了,因此我们希望可以在实验中获得这种材料。” NUST MISIS无机纳米材料和RAS实验室的高级研究员Zakhar Popov补充说。

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。这将在德国斯图加特的马克斯·普朗克固体研究所进行处理。如果成功的话,人们可以谈论制造新一代的Na电池,它将比Li离子电池便宜得多,并且具有同等甚至更大的容量。

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