作为电池材料哪种元素可以取代锂？

锂（Li）是智能手机、笔记本电脑及电动汽车等产品不可缺少的元素，它们使用的电池都是锂离子电池。

锂离子电池是一种二次电池（蓄电池），可以反复充电，长期使用。放电时，锂离子从负极向正极移动，从而出现电流。离子是指原子失去或得到电子而处于带正电或负电的状态。从外部向电池加电压（充电）时，移到正极的锂离子可返回负极，再次处于可放电的状态。

电池重要利用负极材料与正极材料释放电子的难易程度差异来出现电。容易释放电子的材料用作负极，容易接收电子的材料用作正极。负极释放电子的难度与正极接收电子的难度差异越大，电池的动力（电压）越大。

锂离子电池重要依靠锂离子（Li+）从负极移到正极来出现电。最初，锂嵌在负极层状碳的空隙中。用导线连接正负极后，锂释放出电子，变成锂离子，穿过隔膜向正极移动，在正极被层状结构的钴酸锂捕获。充电时的反应与此完全相反。锂本身不用作负极材料，但是其混在碳中，实质上起到了负极的用途。

释放电子的难易程度（离子化倾向）取决于元素的种类。锂是所有元素中最容易释放电子（离子化倾向大）的元素，用作电池负极时，电压最高。此外，锂还是最轻的金属元素，原子较小，是实现电池小型化与轻便化的最佳元素。

乍一听，锂好像是制作电池的最佳材料，不过，它也有一个致命的缺点。锂是一种碱金属元素，很容易与其他物质发生反应，例如遇水后迅速生成氢，并释放出热量，因此，如何应用是一个令研究人员倍感头疼的大难题。

不过，锂离子电池成功地解决了这一难题，不仅降低了锂的高反应性，而且提高了其释放电子的能力。

可以用钠取代锂

除了高反应性这一问题，锂用作电池时还面对着其他问题。锂在地壳中的自然储量，在所有元素中名列第31位，相对较多，还称不上是真正的稀有元素。但问题在于锂的产地很少，只有智利、玻利维亚等地域。假如这些产地因某些原因中断供应的话，全球将一下子陷入锂资源缺乏的困境。钠在海水中的浓度很高，而且产地非常广泛。假如能用钠取代锂的话，完全可以消除人们对锂供应不足的担心。

在周期表中，钠位于锂的下一行，两者都属于第1族的碱金属元素，性质非常相似。虽然钠的离子化倾向比锂稍低（电池的电压稍微变低），但是并不妨碍其用作电极。因此，按照与锂离子电池基本相同的机制，就可以生产出钠离子电池。