PIB:s möjligheter och utmaningar. (A) Jämförelse av LIB, SIB, och PIB när det gäller energitäthet. (B) Överflöd av litium, natrium, och kaliummetall i jordskorpan (viktprocent). (C) Stokes radie av Li+, Na+, och K+ i PC. (D) Antal publikationer om PIB enligt Google Scholar (från och med januari 2019). (E) Sammanfattning av utmaningar och deras relationer för PIB. Kreditera: Vetenskapens framsteg (2019). DOI:10.1126/sciadv.aav7412
En trio forskare vid University of Wollongong, i Australien, har publicerat en översikt över det nuvarande tillståndet för kaliumjonbatteriteknologi. I deras recension publicerat i tidskriften Vetenskapens framsteg , Wenchao Zhang, Yajie Liu, och Zaiping Guo lyfter fram de nuvarande vägspärrarna som förhindrar utbredd användning av batteritekniken och möjliga lösningar för dem.
Litiumjonbatterier har visat sig vara mycket användbara, särskilt på senare tid eftersom de används för att driva ett brett utbud av enheter – från smartphones till elbilar. Men litium är ganska sällsynt, vilket innebär att kostnaderna för det kommer att öka i takt med att utbudet drar åt. Av den anledningen, forskare har letat efter ett alternativ. Ett alternativ som har fått mycket uppmärksamhet på sistone är kaliumjon - det finns gott om och billigt. Men den har också fem huvudvägspärrar, konstaterar forskarna.
Den första vägspärren är låg diffusion, vilket innebär att kaliumjonerna rör sig långsamt genom en fast elektrod. Forskarna föreslår att framsteg inom nanomaterial och nanostrukturer kan leda till sätt att lösa detta problem.
Den andra vägspärren har att göra med de förändringar i volym som kalium genomgår när det först accepterar en laddning och sedan när det släpper ut det. Upprepade cykler leder till nedbrytning av materialet, vilket resulterar i utveckling av döda områden och i slutändan, batterifel. Möjliga lösningar inkluderar användning av nanopartikelkluster.
Det tredje problemet innebär de sidoreaktioner som sker som kan leda till nedbrytning. Forskarna förväntar sig att tillsatser snart kommer att hittas för att förhindra dem.
Det fjärde problemet är tillväxten av dendriter som kan leda till kortslutningar. På nytt, forskarna föreslår att införandet av rätt lösningsmedel ska kunna förhindra att de uppstår.
Och slutligen, det femte problemet är dålig värmeavledning, vilket kan resultera i mycket varma batterier eller till och med termisk rusning. Forskarna föreslår att studier av elektrodmaterial, cellkonfiguration och elektrolyter bör någon gång leda till ett sätt att lösa problemet.
Forskarna avslutar med att antyda att problemen med att använda kalium i batterier inte verkar vara oöverstigliga, men erkänn att det kan ta så lång tid som 20 år att räkna ut dem alla.
© 2019 Science X Network
