可充电锂电池在满足世界日益增长的便携式能源需求方面发挥着至关重要的作用。这些低成本,紧凑,轻巧的电池是大多数便携式电子设备,电动/混合动力车辆,太阳能发电厂等的主要选择。但是,锂和钴的可用性受到地壳的限制,而完全依靠这些金属将是满足未来能源需求的问题。
这就是为什么东京科学大学的一组科学家Shinoma Komaba教授领导的研究小组正在努力寻找替代锂的替代元素,用于锂离子电池(LIB)。由于元素周期表中的钠和钾处于相同的碱金属基团中,因此它们的化学性质类似于锂,可以作为锂的可行替代品。但是,与锂不同的是,这些元素在地球上广泛存在,使用它们来开发高性能可充电电池将是朝着创造更可持续发展的 环境的突破。这些钾离子电池(KIB)自2015年以来,锂离子电池已逐渐成为广泛研究的重点。在电池中使用钾具有广阔的前景,因为它们显示出与锂电池相当的性能(甚至更好)。而且,构建KIB所需的材料全部都是无毒的,比LIB所需的材料更加丰富和便宜。
为了促进对KIB的进一步研究,Komaba教授领导的研究小组在《 化学评论》上 发表的全面评论中对KIB的工作进行了详尽的分析 。本文涵盖了与KIB的开发相关的所有内容,从阴极材料,阳极材料,各种电解质和全固态KIB到电极掺杂和电解质添加剂。此外,该评论比较了锂,钠和钾离子电池中使用的不同材料。
但是,对KIB某些方面(例如其安全性)的研究受到限制,应将重点放在对不同组件和元素之间在物理和化学上发生的事情有更多了解。除此之外,Komba先生的研究小组还专注于超级电容器和生物燃料电池以及LIB和钠离子电池,它们在未来更可持续的社会中都将发挥非常重要的作用。