新能源核心的锂元素在宇宙中的丰度为什么那么低？

在元素周期表中的所有元素，元素的宇宙丰度一般随着原子序数的增大而减少。因此，在宇宙中，以1号元素氢丰度最高，2号元素氦次之。不过，诡异的是，3号元素锂、4号元素铍和5号元素硼的宇宙丰度却诡异地呈现出了断崖式下降的现象。

4号元素铍和5号元素硼毕竟在生活中的应用并不多，因此这里并不作过多的讨论，但3号元素锂可是21世纪新能源革命电动汽车的核心。如果没有锂元素，世界上几乎所有的电动汽车几乎都没办法跑起来。另外，正是因为锂元素的相对稀缺，现在电动车的价格才会普遍高企，电池成本就几乎占到电动车整体成本的30%~40%。

如果想要知道锂元素的宇宙丰度为什么这么低，那首先就必须了解元素周期表中所有元素的产生途径。在现在的物理学体系中，一般认为元素产生的途径一般有4种，宇宙大爆炸，恒星聚变，超新星爆发，还有宇宙中无处无在的核裂变。

首先，宇宙大爆炸是宇宙中所有元素产生的基础。宇宙中所有的物质粒子，包括质子、中子、电子、光子等等都是在宇宙大爆炸的结果。宇宙大爆炸只产生了氢、氦以及锂三种元素。其中，氢占比75%，氦-4占比25%，而锂元素大约占比10^-10。锂元素元素占比是在太低，因此几乎可以忽略不计。

恒星聚变是宇宙中除却氢、氦两种元素以及原子序数排在铁之后所有元素的主要产生途径。这是因为氢、氦两种元素绝大部分都是由前面提到的宇宙大爆炸产生，它们是恒星聚变的主要原料而非产物。另外，恒星聚变中核聚变产物至多聚变出铁就已经到极限了，因为铁元素是宇宙中比结合能最大的元素，铁原子核就算发生聚变也不会释放出能量，像红矮星只能将氢聚变成氦，而像太阳这样大的恒星，也最多只能聚变出氧。铁之前的元素普遍都是通过恒星聚变产生，铁之后的元素则主要是通过超新星爆发产生。与恒星聚变相对缓和不同，超新星爆发只需在爆发的一瞬间就可以聚变出大量的物质。至于宇宙中无处无在的核裂变那就更简单了，最经典的例证当然就是地球上的铀-235裂变了，铀-235裂变之后的产物并不稳定，根据实际情况从锌到镉的35种元素都有可能产生，但最经典的还是生成氪和钡。

在了解了元素周期表中所有元素的产生途径之后，想要再了解锂元素的稀缺性就不是那么难了。就像前面提到的，锂元素虽然在宇宙大爆炸初期就已经有产生，但因为占比太低，可以忽略不计。至于恒星聚变，锂元素的原子序数为3，理论上只需要一个氦原子核与一个质子发生聚变就可以生成。实际上，锂元素在恒星聚变中确实都有产生，而且是几乎所有种类的恒星中都有产出，但可惜的是恒星聚变中产生的锂元素普遍都是锂-5。在核物理学中，所有分子量为5或8的原子核都是不稳定的，而锂-5（半衰期3.7×10⁻²²秒）的分子量又恰好是5，因此非常不稳定，产生不久就很容易自动裂变。更不巧的是，在温度高于240万K的环境中，锂-5原子核与质子就很容易发生聚变反应生成两个氦原子核，而恒星核心的温度基本都在这个温度以上。因为锂-5原子核的不稳定性，因此现在地球上也几乎找不到锂-5同位素，地球上存在的锂元素一般都是以锂-6或者锂-7两种稳定同位素的形式存在。其中，又以锂-7是最常见的锂的同位素，占所有观测结果的92.5%。

宇宙大爆炸产生的锂元素太少，恒星聚变产生的锂元素又太不稳定，那产生的锂元素的途径就只剩下超新星爆发和核裂变了。根据现代物理学的分析，物理学家普遍认为宇宙中大部分的锂元素都是通过超新星爆发产生的。2015年，日本国立天文台的研究小组最新研究发现，新星爆发可能是现在的宇宙中锂元素的主要起源。日本国立天文台的研究小组利用位于美国夏威夷岛的“昴星团”天文望远镜，观察了“海豚座新星2013”，发现在这颗新星被发现约50天后对其进行观测的，并分析了其发出的光，结果发现，在爆发后散去的气体中，存在大量铍-7（半衰期为53天）。由于铍-7和一个中子非常容易衰变为锂-7和一个质子，所以研究小组认为宇宙中的锂元素大多都是通过新星爆发生成的铍-7衰变产生的。