如今世界上許多國家都在推廣新能源生活方式，比如利用新能源發(fā)電和供電、采用新能源交通工具等等。距離我們最近的應(yīng)該是使用新能源交通工具，平日里叫個網(wǎng)約車就有可能坐上新能源汽車。雖然名為“新能源汽車”，但大多數(shù)汽車是電動汽車，如果想要將電動汽車推廣開來，需要解決許多問題，比如電池問題。

傳統(tǒng)燃油汽車加滿一箱油后就幾乎沒有后顧之憂，但是電動汽車駕駛者需要時刻關(guān)注汽車的電量，提前找好充電的地方，這反映的是現(xiàn)有的電池容量并不高、充電樁設(shè)備建設(shè)不完善等問題。根據(jù)外媒報道，近期來自瑞士日內(nèi)瓦大學(xué)的結(jié)晶學(xué)研究團(tuán)隊在《CellReportsPhysicalScience》上發(fā)表了研究成果，該研究成果指出了制造固體電解質(zhì)的方法。

那么制造固體電解質(zhì)與改善電池容量、提高電池表現(xiàn)有什么關(guān)系呢？這其中存在密切的聯(lián)系，因為現(xiàn)在市面上廣泛應(yīng)用的鋰電池存在多方面的問題需要克服。

(資料圖片)

目前得到廣泛應(yīng)用的鋰電池有哪些缺點？

相比起鉛酸電池，鋰電池?fù)碛匈|(zhì)量輕、儲電量多的優(yōu)點，因此鋰電池在最近十年成為了人類的“寵兒”。然而科學(xué)研究發(fā)現(xiàn)，鋰元素依然不是最理想的電池元素，因為它存在兩方面問題。一方面，鋰電池內(nèi)的電解液是易燃物體。所謂的電解液就是幫助電子和正電荷移動的介質(zhì)，它的存在幫助了電流的移動。

易燃的電解液也是過去國內(nèi)外出現(xiàn)多起電動汽車自燃事件的原因，因此鋰電池至今仍然存在這方面的安全風(fēng)險未得到解決。另一方面，地球上的鋰元素是有限的，它無法像鐵元素那般廣泛存在，因此能夠制造出來的鋰電池也是有限的。如果人類未來想要用電動汽車取代燃油汽車，必須面臨的問題是解決電池原料供應(yīng)不足的問題。

實際上鋰電池還有一個現(xiàn)實問題，即它的儲電能力也不是最佳的。因此科學(xué)家們在不斷探索是否有新的元素、化合物能夠作為電池的原料，瑞士日內(nèi)瓦大學(xué)的研究團(tuán)隊就針對鋰電池的這些問題提出了解決方案。

哪種元素有可能替代鋰元素？

針對鋰電池電解質(zhì)易燃的問題，研究人員提出了使用固體電解質(zhì)來替代液體電解質(zhì)。至于電解質(zhì)的原料問題，有一種元素可能比鋰元素更合適，它就是鈉元素。在元素周期表上，鈉元素距離鋰元素比較近，這意味著它們的化學(xué)性質(zhì)也比較接近。而且鈉元素在地球上的含量相比起鋰元素更加充足，因此有機會成為替代鋰元素的候選元素。

然而研究人員同樣發(fā)現(xiàn)一個關(guān)鍵問題，鈉元素的質(zhì)量比鋰元素重，導(dǎo)致鈉微粒在電解質(zhì)中的移動比較困難。早在2013年的時候日本科研團(tuán)隊發(fā)現(xiàn)鈉元素能夠在硼酸鹽中較好地移動，但是硼酸鹽需要在溫度超過120攝氏度的條件下才能發(fā)揮作用。這種問題在日常應(yīng)用中基本無法實現(xiàn)，即使要實現(xiàn)也會造成巨大的成本，因此以鈉為基本元素制作電池也存在問題。

為了解決鈉的移動問題，科研人員做了哪些研究？

為了解決鈉元素在硼酸鹽中移動的問題，日內(nèi)瓦大學(xué)的研究人員嘗試降低硼酸鹽的傳導(dǎo)溫度，最終成功地將硼酸鹽的正常作用溫度降至室溫。此外，以硼酸鹽作為電解液，不僅不會阻礙鈉離子的移動，還提高了電解質(zhì)的安全性。更重要的是，硼酸鹽電解液能夠抵抗更高電位差，簡而言之它可以存儲更多電能。

該研究是新能源電池領(lǐng)域目前少有的創(chuàng)新之作，后續(xù)應(yīng)該還會有更多的科研人員投入相應(yīng)的研究。倘若該研究未來可以投入商業(yè)應(yīng)用，那將可能給人類的能源行業(yè)帶來巨大的變革。

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