負(fù)離子是離子化合物的重要組成部分，能與正離子結(jié)合形成晶體；在溶液中也會(huì)穩(wěn)定存在，但在氣相環(huán)境下很難保持穩(wěn)定。比如三電荷負(fù)離子內(nèi)，帶負(fù)電的電子比帶正電的質(zhì)子多三個(gè)，這種數(shù)量不平衡使得其非常不穩(wěn)定，在氣態(tài)條件下多余電子很容易與其他電子發(fā)生靜電排斥反應(yīng)。
新研究中，王前帶領(lǐng)團(tuán)隊(duì)利用量子力學(xué)統(tǒng)計(jì)原理，創(chuàng)建了全新的計(jì)算機(jī)模型，并證明由元素硼與鈹?shù)冉M成的三電荷負(fù)離子，能在2.65電子伏特的沖擊下保持穩(wěn)定。王前表示，他們將八電子規(guī)則和硼烷結(jié)構(gòu)電子計(jì)數(shù)規(guī)則等化學(xué)原理結(jié)合，為設(shè)計(jì)其他三電荷負(fù)離子提供了全新思路。
三電荷負(fù)離子將在許多工業(yè)領(lǐng)域“大展拳腳”。目前最有前景的，是用其研制鋁離子電池，將鋁與三電荷負(fù)離子結(jié)合，這些負(fù)離子可以在電極間移動(dòng)，從而為電池充電。鋁電池比現(xiàn)有鋰電池更具優(yōu)勢(shì)，如鋁在自然界含量比鋰更豐富，成本會(huì)更低；鋁的化學(xué)活性更低，能反復(fù)充電更多次。
此外，這類負(fù)離子還能用來合成各種鹽類化合物；用來生產(chǎn)地板清潔劑以及殺菌用的強(qiáng)氧化劑；能像抗抑郁藥百憂解一樣改善人的情緒；甚至能用于市值數(shù)十億美元的空氣凈化行業(yè)。
科技日?qǐng)?bào)總編輯圈點(diǎn)
每隔一段時(shí)間，就會(huì)出現(xiàn)鋁離子電池的最新進(jìn)展，要么是充放次數(shù)創(chuàng)新高，要么是又發(fā)現(xiàn)了新材料，要么是電解液安全性能有提升……但所有進(jìn)步均處于實(shí)驗(yàn)室層面。噱頭也好，趨勢(shì)也罷，百姓最關(guān)注的是，什么時(shí)候能買到號(hào)稱“鋁電池充電1分鐘=鋰電池充電1小時(shí)”的真家伙。路漫漫，科學(xué)家仍需在技術(shù)商業(yè)化的路上，加油向未來。
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