Перезаряжаемые литиевые батареи играют жизненно важную роль в удовлетворении растущих мировых потребностей в портативной энергии. Эти недорогие, компактные и легкие батареи являются основным выбором для большинства портативных электронных устройств, электрических / гибридных транспортных средств, солнечных станций и т. Д. Однако доступность лития и кобальта ограничена земной корой, и полностью полагаться на эти металлы будет невозможно. быть проблемой для удовлетворения будущих потребностей в энергии.
Вот почему группа ученых из Токийского научного университета во главе с профессором Шиничи Комаба работает над поиском альтернативного элемента вместо лития для литий-ионных батарей (LIB). Поскольку натрий и калий входят в одну группу щелочных металлов в периодической таблице, их химическая природа аналогична литию и может выступать в качестве жизнеспособной замены лития. Но, в отличие от лития, эти элементы широко распространены на Земле, и их использование для разработки высокоэффективных перезаряжаемых батарей станет прорывом в создании более устойчивой окружающей среды. Эти калиево-ионные батареи (KIB)с 2015 года постепенно стали предметом обширных исследований. Использование калия в батареях является многообещающим, поскольку они показывают сопоставимые (или даже лучшие) характеристики с LIB. Более того, материалы, необходимые для создания KIB, все нетоксичны, их гораздо больше и дешевле, чем те, которые требуются для LIB.
Стремясь облегчить дальнейшие исследования KIB, исследовательская группа во главе с профессором Комабой подробно проанализировала работу KIB в всеобъемлющем обзоре, опубликованном в Chemical Reviews . Статья охватывает все, что связано с разработкой KIB, от катодных материалов, анодных материалов, различных электролитов и полностью твердых KIB до легирования электродов и добавок к электролиту. Кроме того, в обзоре сравниваются различные материалы, используемые в ионно-литиевых, натриевых и калиевых батареях.
Однако исследования некоторых аспектов KIB, таких как их безопасность, были ограниченными, и следует сосредоточить внимание на получении большего понимания того, что происходит физически и химически между различными компонентами и элементами. Помимо этого, исследовательская группа г-на Комбы также сосредоточилась на суперконденсаторах и биотопливных элементах, а также на LIB и натриево-ионных батареях, которые в будущем могут найти очень важные функции в более устойчивом обществе.