鉀驅動可充電電池：致力于實現更可持續發展的環境
時間:2020-02-07 10:08來源:綠色消費網 作者:綜合報道
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最近，對鋰和其他材料稀缺的擔憂使現在無處不在的鋰離子電池受到驅使，許多研究人員開始尋找鈉和鉀等替代品。
日本東京理科大學的Shinichi Komaba教授及其團隊在此主題上工作了十多年。在他最新的評論文章中，他廣泛討論了他對鉀離子電池的最新進展，前景和局限性的發現。
沒有可充電電池，我們的現代生活方式將大為不同。由于其低成本，可回收的技術，這些電池被用于大多數便攜式電子設備，電動和混合動力車輛以及可再生能源發電系統。為什么不呢?
它們為全球不斷增長的能源需求提供了一種優雅的解決方案。此外，可充電電池是收集風和陽光等可再生能源的系統中的必不可少的工具，因為這些資源會隨天氣變化很大。可充電電池使我們可以存儲所產生的電能，并根據需要進行分配。因此，毫不奇怪，全球研究人員一直致力于改進可充電電池，以此作為開發可持續能源的一步。
自商業化以來，鋰離子電池(LIB)因其出色的性能而成為可充電電池。但是，隨著需求的激增，再加上地殼中鋰和鈷(LIB的另一個必要元素)的有限供應，使用LIB可能很快就會成為一個主要問題。
這就是為什么東京科學大學的一組科學家由小林伸一(Shinichi Komaba)教授決定走較少的路的原因：他們專注于用鈉和鉀等更好的替代品替代可消耗元素鋰。鈉和鉀在元素周期表中屬于相同的堿金屬基團，因此它們的化學性質非常相似。但是，與鋰不同，這些元素在地球上廣泛存在，使用它們開發高性能可充電電池將是創建更可持續發展的社會的突破。
2014年，Komaba教授與獲得2019年諾貝爾化學獎的M. Stanley Whittingham教授一起分析了鈉離子電池的發展現狀，并發表 了他的評估報告作為評論。這項研究被廣泛引用，僅在過去5年中就被引用了2000多次。
然后，Komaba教授及其團隊探索了鋰離子電池，鉀離子電池(KIB)的其他可行替代品，自2015年以來，在某些開創性研究(例如，《自然材料》 于2012年 發表的一項研究) 之后，鉀離子電池已逐漸成為廣泛研究的重點，其中由Komaba小組負責。在電池中使用鉀是有希望的，因為它們顯示出與LIB相當的性能(甚至更好)。
而且，構建KIB所需的材料全部無毒，并且比LIB所需的材料豐富得多。Komaba教授指出：“通過研究用于鋰，鈉，鉀離子電池的新材料，我們希望開發一種節能環保的技術。”
為了促進對KIBs的進一步研究，Komaba教授領導的研究小組在《化學評論》上發表的全面評論中 對KIBs的工作進行了詳盡的分析 。他們的論文涵蓋了與KIBs發展相關的一切，從陰極和陽極材料，各種電解質和全固態KIB到電極摻雜和電解質添加劑。
此外，該評論比較了鋰離子，鈉離子和鉀離子電池中使用的不同材料。作為唯一一項全面分析可充電電池多個方面的研究，它可能證明對正確的方向引領當前和未來的研究人員非常有用。對于那些有興趣研究此研究主題的人來說，擁有大量有關KIB的過去研究并將所有獲得的見解濃縮到一篇文章中，具有極大的價值。
KIB的不斷發展將有望使這種令人垂涎的LIB替代品的使用增加。“最近的大量研究表明，由于成本，成本效益，高電壓和大功率運行等獨特特性，KIB被認為是有前途的下一代電池候選產品。KIBs性能的進一步提高將為其實際應用鋪平道路。” Komaba教授解釋說。
但是，對KIB某些方面(例如其安全性)的研究是有限的，應將重點放在對不同組件和元素之間的物理和化學作用方面有更多了解。
Komaba教授對此抱有希望，并總結說：“對KIB的研究，包括電極材料，非水/固體電解質和添加劑，將為電極反應和固體離子提供新的見解，從而開辟了新的策略，可以他的研究小組還專注于超級電容器和生物燃料電池以及鋰離子電池和鈉離子電池，它們在未來的可持續發展社會中都將發揮非常重要的作用。
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