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科学家首次揭示锂元素的“庐山真面目”
化学宝 / 2023-08-07

科技日报讯 (记者刘霞)美国加州大学洛杉矶分校科学家首次揭示了锂的真正形状,最新发现有望帮助科学家研制出性能优于现有锂离子电池的锂金属电池,也将对高性能能源技术产生重大影响。相关研究刊发于最近出版的《自然》杂志。

 

可充电锂离子电池广泛应用于智能手机、电动汽车及太阳能和风能存储等领域,其源于锂金属电池。虽然锂金属电池可存储的能量是锂离子电池的两倍,但它们起火甚至爆炸的风险也大得多,因此该技术尚未被广泛采用。

 

金属锂很容易与化学物质发生反应,在正常条件下,当金属沉积在电极表面时,几乎会立即形成腐蚀。最新研究中,科学家们开发出了一种防止腐蚀的锂沉积技术,并发现在没有腐蚀的情况下,锂原子会形成菱形十二面体。这是首次揭示锂真正的形状,与基于金属晶体结构的理论预测相匹配。

 

研究团队表示,现有的锂涂层铺设工艺基于一项有200多年历史的技术,锂会形成具有突出尖刺的微观细丝。在电池中,如果其中两个尖峰交叉,可能会导致短路,从而引发爆炸。锂的真实形状表明,锂金属电池的爆炸风险可以降低,因为锂原子可以有序的方式,而不是以交叉的形式积累。

 

锂(Lithium)是一种金属元素,位于元素周期表的第二周期IA族,元素符号为Li,它的原子序数为3,原子量为6.941,对应的单质为银白色质软金属,也是密度最小的金属。其熔点为180.5 ℃,沸点为1342 ℃,比热容为3.58 kJ/kg·K,可溶于硝酸、液氨等溶液,可与水反应。锂常用于原子反应堆、制轻合金及电池等。金属锂可以通过各种途径进入人体体内从而被器官组织吸收导致锂中毒,这会引起中枢神经系统中毒和肾脏衰竭。 锂和它的化合物并不像其他的碱金属那么典型,因为锂的电荷密度很大并且有稳定的氦型双电子层,使得锂容易极化其他的分子或离子,自己本身却不容易受到极化。这一点就影响到它和它的化合物的稳定性。 由于电极电势最负,锂是已知元素(包括放射性元素)中金属活动性最强的。

 

2018年8月,中科院国家天文台科研人员为首的团队依托LAMOST发现一颗奇特天体,其锂元素含量约是同类天体的3000倍,是人类已知锂元素丰度最高的恒星 。

 

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