Bateria d'ions de potassi
Una bateria d'ions de potassi o bateria d'ions K (abreujat com a KIB) és un tipus de bateria i anàleg a les bateries d'ions de liti, que utilitza ions de potassi per a la transferència de càrrega en lloc d'ions de liti. Va ser inventat pel químic iranià/americà Ali Eftekhari (president de la American Nano Society) l'any 2004.[1]
El dispositiu prototip utilitzava un ànode de potassi i un compost blau de Prussia com a material càtode [2] per la seva alta estabilitat electroquímica.[3] El prototip es va utilitzar amb èxit durant més de 500 cicles. Una revisió recent va demostrar actualment que diversos materials pragmàtics s'han utilitzat amb èxit com a ànode i càtode per a les noves generacions de bateries d'ions de potassi.[4] Per exemple, el material d'ànode convencional grafit s'ha demostrat que es pot utilitzar com a ànode en una bateria d'ions de potassi.[5]
Després de la invenció de la bateria d'ions de potassi amb el dispositiu prototip, els investigadors s'han centrat cada vegada més a millorar la capacitat específica i el rendiment del cicle amb l'aplicació de nous materials a l'elèctrode i l'electròlit. A continuació es pot trobar una imatge general del material utilitzat per a la bateria d'ions de potassi:
Ànode: Igual que en el cas de la bateria d'ions de liti, el grafit també podria acomodar la intercalació de potassi dins del procés electroquímic.[6]
Càtode: A més del càtode blau prussià original i els seus anàlegs, les investigacions sobre la part del càtode de la bateria d'ions de potassi se centren en l'enginyeria de la nanoestructura i la iònica sòlida.
Electròlits: A causa de l'activitat química superior al liti, els electròlits per a la bateria d'ions de potassi requereixen una enginyeria més delicada per abordar els problemes de seguretat.
Juntament amb l'ió sodi, l'ió potassi és el principal candidat de substitució química per a les bateries d'ions de liti.[7] L'ió de potassi té certs avantatges respecte a l'ió de liti similar (per exemple, les bateries d'ió de liti): el disseny de la cel·la és senzill i tant el material com els procediments de fabricació són més barats. L'avantatge clau és l'abundància i el baix cost del potassi en comparació amb el liti, cosa que fa que les bateries de potassi siguin un candidat prometedor per a bateries a gran escala, com ara l'emmagatzematge d'energia domèstica i els vehicles elèctrics.[8] Un altre avantatge d'una bateria d'ions de potassi sobre una bateria d'ions de liti és la càrrega potencialment més ràpida.[9]
Referències
[modifica]- ↑ Eftekhari, A Journal of Power Sources, 126, 1, 2004, pàg. 221–228. Bibcode: 2004JPS...126..221E. DOI: 10.1016/j.jpowsour.2003.08.007.
- ↑ Eftekhari, A Journal of Power Sources, 126, 1, 2004, pàg. 221–228. Bibcode: 2004JPS...126..221E. DOI: 10.1016/j.jpowsour.2003.08.007.
- ↑ Itaya, K; Ataka, T; Toshima, S Journal of the American Chemical Society, 104, 18, 1982, pàg. 4767. DOI: 10.1021/ja00382a006.
- ↑ Eftekhari, A; Jian, Z; Ji, X ACS Applied Materials & Interfaces, 9, 5, 2017, pàg. 4404–4419. DOI: 10.1021/acsami.6b07989. PMID: 27714999.
- ↑ Luo, W; Wan, J; Ozdemir, B Nano Letters, 15, 11, 2015, pàg. 7671–7. Bibcode: 2015NanoL..15.7671L. DOI: 10.1021/acs.nanolett.5b03667. PMID: 26509225.
- ↑ Jian, Zelang; Luo, Wei; Ji, Xiulei Journal of the American Chemical Society, 137, 36, 16-09-2015, pàg. 11566–11569. DOI: 10.1021/jacs.5b06809. ISSN: 0002-7863. PMID: 26333059.
- ↑ «New battery concept: potassium instead of lithium» (en anglès). http://www.sunwindenergy.com,+08-10-2015.
- ↑ «High-Capacity Aqueous Potassium-Ion Batteries for Large-Scale Energy Storage» (en anglès). https://www.advancedsciencenews.com,+02-12-2016.
- ↑ «Potassium Ions Charge Li Batteries Faster» (en anglès). http://www.upsbatterycenter.com,+20-01-2017.