电池技术的未来在于钠。相比目前为大多数设备和车辆提供动力的锂，钠更可持续，而地球表面的钠储量也很丰富。唯一的问题是，它的离子在传统电池的液态电解质中无法轻易移动，从而使其效率低于锂。因此，解决之道在于开发固体电解质。日内瓦大学的一个科学团队成功地应对了这一挑战，它采用的方法是修改由碳、硼和氢组成的一种材料的晶体结构。该研究小组还确定了应用于电池的理想压力，使其能有效运行。这些研究结果可以在美国化学学会的《应用材料与界面》，以及《先进材料·相互作用》杂志上读到。

 

20世纪90年代初引入市场的锂离子电池现在为大多数电子设备和电动汽车提供动力。然而，它们存在两大缺点。它们所含的液体电解质——可以让正离子在电池的两个电极之间流动——具有很高的易燃性。如果出现泄漏，它会与氧气发生剧烈反应，从而给使用者带来重大危害。锂的供应也存在问题。锂在全球分布不均。同石油一样，它占据了重大地缘政治问题的核心。

 

一种替代电池就是钠电池。这种化学元素在陆地和海洋中都很丰富，而且比锂便宜。它还更容易回收利用。然而，对它的使用并不多。日内瓦大学理学院晶体学实验室研究人员法布里齐奥·穆尔贾说：“生产这种电池所使用的技术与锂电池不同。业界尚不愿意采用这种较不熟悉的技术。”

 

由于钠比锂重，其离子在液态电解质中的移动也较不容易。解决办法是设计一种不易燃的固体电解质。然而，迄今为止人们开发的这类电解质——由硼和氢构成——还无法实现锂电池的性能。日内瓦大学晶体学实验室近期进行的两项研究——由拉多万·塞尔尼教授领导——已经成功地解决了相关问题。

 

第一项研究发表在美国化学学会的《应用材料与界面》上。研究人员开发了一种高效材料：NaCB11H12。塞尔尼解释说：“最初，这种用于核医学的材料是不导电的。通过改变其晶体结构——更准确地说是改变原子的空间排列，我们成功地使其具备了导电性，这使其成为目前最有效的运送钠离子的手段。”为了实现这一结果，该研究团队让这种化合物在一个球磨机内承受高能冲击，从而产生高温。这是一种在水泥行业广泛使用的高能效方法。

 

第二项研究发表在《先进材料·相互作用》杂志上。该研究项目则涉及将这种材料置于工作环境中。电池要工作，电解质，无论是液体还是固体，必须与电池的正负电极密切接触。因此，必须把它牢牢地控制在电池内。曾在该晶体学实验室担任博士后研究员的马泰奥·布里吉解释说：“为实现这一目标，必须通过螺丝或弹簧施加压力。我们寻找了作用于我们的固体电解质的理想‘力量’。”研究表明，这应该是大约400个大气压，相当于水下4000米处的压力。这个压力转动几圈螺丝就可轻易实现。

 

这些发现为较轻松地生产钠电池扫清了道路，在汽车行业尤其如此。穆尔贾说：“由于这些电池的重量略重，它们可以主要用于为汽车提供动力。制造它们的成本效益还有待评估，但现在重要的是，业界要认识到，我们发现的这种材料真的很有趣。”