随着研究人员测试不同的材料以获得新的电池，我们应该如何评估某种材料是否是一个可行的选择？目前正在研究将硅、石墨烯、甚至钠等材料整合到电池化学中。以下是评估某种材料是否可行时需要考虑的5个因素 电池材料 是可行的。
- 材料成本
材料成本大大影响了在电池中使用某种材料的可行性。如今，人们对电池的依赖程度如此之高，而且需求只会持续增长，因此选择正确的材料以保持低价是当务之急。
在2010年，一个锂离子电池组的成本超过1000美元/千瓦时。这一价格大幅下降到 到2019年，156美元/千瓦时而在未来几年，预计将降至100美元/千瓦时以下。
电池成本的降低使越来越多的人购买电池作为大型应用的永久性能源解决方案，例如 电动汽车 或电网存储，促进向清洁能源转变。
然而，锂离子电池中通常使用的某些材料导致了电池的高成本。比如说。 钴是昂贵的 而且由于供应有限和需求旺盛，其成本往往会出现波动。这种情况类似于 镍.由于这些金属的供应往往集中在世界上的某些地方--钴集中在刚果民主共和国，镍集中在印度尼西亚--其价格将取决于这些国家的出口政策。
- 富足和可持续性
一种材料的丰度和供应不仅影响其价格，也影响其长期的可持续性。一些分析家预测，目前电池中使用的稀有金属的供应可能在短短几年内恶化。业内人士预测，将有一个 到2022年钴的短缺.为了支持对电池日益增长的需求，研究人员正在寻找替代品。
钠就是其中的一种。钠是地球上第六种最丰富的元素--相对而言，锂是第 25 种。这意味着就长期可用性而言，钠是锂的强劲对手。钠离子电池是 有可能更便宜，更容易生产 尽管在成为能量密度方面的坚实竞争者之前，仍有许多需要改进的地方，但比起锂离子对应物来说，它的能量密度更高。
目前，石墨是首选的负极材料，但人们正在对硅作为更廉价的替代材料进行大量研究。硅是地壳中第二丰富的元素，因此是未来电池的最佳选择。
- 材料恶化
然而，材料丰富并不意味着一定适合用于电池。虽然硅是一种受青睐的替代品，但许多研究人员发现，硅在电池中使用时往往会迅速变质。虽然理论上硅的容量高于石墨，但硅阳极在接收离子时往往会膨胀近 300%。这会导致阳极开裂和老化，从而迅速降低电池的能量密度。
不同的材料在不同的组合中会有不同的反应。例如，尽管能量密集，但纯金属锂会与电解质发生负反应，并促进了 "小白 "的生长。 树突 因为离子不均匀地沉积在阳极的表面。在评估电池材料时，需要考虑到其反应性和长期性能。
- Safty: 安全保护
电池的安全是一个关键问题。电池内部形成的树枝状物有可能刺穿隔膜，导致电池短路。此外，尽管锂离子电池通常是稳定的，但它们也被称为在损坏时起火或燃烧。这主要是由于电池内部使用的液体电解质的可燃性。半水或固态电解质是可行的替代物，可以创造更安全的电池。
- 环境影响
在大量的情况下，某些材料对环境是有毒的。钴和镍目前被用于锂离子电池，然而，与它们相关的长期环境影响，特别是没有适当的处置或回收措施。
随着大量的电池达到报废并被处置，重金属会累积起来，对人和环境造成安全威胁。如果处置不当，这些重金属会渗入地下和水源，影响人和动物的健康。
如何从环境中提取材料以及所产生的影响也应被考虑在内。锂矿开采已被发现会导致 生境破坏和污染并破坏周围农业作业的土壤。
另外，提取钠的过程更加环保，这也是为什么它是一个有利的选择的原因。
每种材料都有其优点和缺点，在评估其实用性时，这些都应该被衡量。随着电池寻求促进更绿色和更清洁的未来，也应审查实现这一目标的过程。可持续性应该与成本和电池化学成分一起考虑，以找到平衡和可行的电池替代品。
