Акумуляторні літієві батареї відіграють життєво важливу роль у задоволенні зростаючих у світі портативних потреб у енергії. Ці недорогі, компактні та легкі акумулятори є основним вибором для більшості портативних електронних пристроїв, електричних / гібридних транспортних засобів, сонячних електростанцій тощо. Однак наявність літію та кобальту обмежена на земній корі і повністю покладається на ці метали. бути проблемою для задоволення майбутніх потреб у енергії.
Ось чому команда вчених з Токійського університету наук під керівництвом професора Шинічі Комаби працює над пошуком альтернативного елемента замість літію для літій-іонних батарей (LIB). Оскільки натрій і калій в одній групі лужних металів у періодичній системі, їх хімічна природа подібна до літію і може виступати життєздатною заміною літію. Але, на відміну від літію, цих елементів багато на Землі, і використання їх для розробки високоефективних акумуляторних батарей було б проривом у напрямку створення більш стійкого середовища. Ці калій-іонні батареї (KIB)Поступово стали предметом великих досліджень з 2015 року. Використання калію в акумуляторах є багатообіцяючим, оскільки вони демонструють порівнянні (або навіть кращі) показники з LIB. Більше того, усі матеріали, необхідні для побудови KIB, є нетоксичними, набагато більшими та дешевшими, ніж ті, що потрібні для LIB.
У значних зусиллях сприяти подальшим дослідженням KIB, дослідницька група під керівництвом професора Комаби проаналізувала роботу KIB дуже детально у всебічному огляді, опублікованому в Chemical Reviews . Стаття охоплює все, що пов’язано з розробкою КІБ, починаючи від катодних матеріалів, анодних матеріалів, різних електролітів та суцільно твердих КІБ, закінчуючи легуванням електродів та електролітних добавок. Більше того, огляд порівнює різні матеріали, що використовуються в літієвих, натрієвих та калійних іонних батареях.
Однак дослідження деяких аспектів KIB, таких як їх безпека, були обмеженими, і слід зосередитись на отриманні більш глибокого розуміння того, що відбувається фізично та хімічно між різними компонентами та елементами. Окрім цього, дослідницька група пана Комби також зосередила увагу на суперконденсаторах та біопаливних елементах, а також як LIB, так і іонно-акумуляторних батареях, які в майбутньому можуть знайти дуже важливі функції у більш стійкому суспільстві.