忽略鉀離子電池?

為了獲得最高的能量密度，周期表左上角的金屬鋰成為二次電池的首選。其極負(fù)的標(biāo)準(zhǔn)電極電位(-3.04v)是指電池與正極組接觸后具有高電壓輸出。鋰是最輕的金屬，這意味著它有更高的克容量。能量=比容量×電壓，因此鋰離子電池的能量密度幾乎是目前電池中最高的。鋰離子電池也有體積小的優(yōu)勢(shì)。因此，上世紀(jì)90年代的工業(yè)化迅速改變了智能手機(jī)、相機(jī)、筆記本電腦和電動(dòng)汽車的類別。

然而，鋰離子電池的發(fā)展似乎遇到了瓶頸，能量密度上升緩慢，成本下降緩慢，快速充電、溫度規(guī)劃的習(xí)慣、更大的規(guī)劃布局(電動(dòng)汽車、儲(chǔ)能)和資源豐富正面對(duì)挑戰(zhàn)。所以人們一直在尋找一種新的二次電池技術(shù)來彌補(bǔ)鋰、鈉的不足，而大量充電的鎂、鋅、鋁現(xiàn)在都是重要的研究方向。

高價(jià)格,然而,鎂,鋅,鋁離子二次電池的研究有很高的難度,其高價(jià)格和半徑小于鋰緊密與陰離子吸附和困難在家里嵌入和晶體結(jié)構(gòu)的出現(xiàn),和其強(qiáng)大的溶解效果在嵌入過程中電解質(zhì)離子通道也很難去溶劑化,所以它非常緩慢。鈉鋰儲(chǔ)量的近1000倍,自然保護(hù)區(qū)附近和鋰的發(fā)展可以借鑒的鋰離子電池技術(shù)和信息系統(tǒng),將供應(yīng)最所有的電池系統(tǒng),國(guó)內(nèi)外有關(guān)工程試點(diǎn)的發(fā)展已經(jīng)取得了一些進(jìn)展,被許多人尤其是固定存儲(chǔ)類別可能供應(yīng)強(qiáng)大的解決方法(能量密度略低于鋰電)。

鈉離子和鉀離子與鋰離子的豐度較高有關(guān)

但在學(xué)術(shù)界受到更多關(guān)注的鈉離子電池的案例中，alkali兄弟之一的鉀離子電池受到的關(guān)注要少得多。盡管作為重要組元素類似于鈉和鉀有類似的儲(chǔ)備,但鈉鉀之間,前者似乎更加有前途,鈉鋰離子和離子半徑是否更接近(鉀離子半徑和質(zhì)量更大),更重要的是希望有很多信息系統(tǒng)直接把鋰離子電池的發(fā)展的影響,假如鈉離子電池的低成本工業(yè)化,也不遠(yuǎn)的儲(chǔ)備,但在數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)能量密度相同的情況下，將鉀離子電池變得幾乎沒有必要(但在實(shí)踐中這種情況下不必設(shè)置，以后解釋)。但最近對(duì)鈉離子電池和鉀離子電池的實(shí)驗(yàn)表明，鉀離子的沖擊可能被它的一些獨(dú)特優(yōu)勢(shì)所彌補(bǔ)。

(1)氧化還原電位。作為第一主族元素，三個(gè)電極的電位不符合我們一般的猜測(cè)，不是從上到下越來越負(fù)(即簡(jiǎn)單地失去電子)。鋰-3.04V。鈉-2.71V。K-2.93V因?yàn)殡姵氐碾妷旱扔谡?fù)電極之間的電位差,鈉離子電池鈉組成的數(shù)據(jù)與負(fù)電極電位并不那么負(fù)面往往有低電壓,而鋰、鉀的潛力更相似。因此，在高壓方面，鉀離子電池有望具有與鋰離子電池相同的優(yōu)勢(shì)。

(2)石墨陰極包埋。石墨作為鋰離子電池的頂部陰極材料,它應(yīng)該復(fù)制到鈉和鉀離子電池陰極,但是測(cè)試結(jié)果表明,鈉離子不能嵌入石墨層,現(xiàn)在鈉離子電池陰極材料,硬碳是一個(gè)重要發(fā)展方向,但其功能并不能讓人十分滿意,而且價(jià)格高于石墨。令人驚訝的是，更大半徑的鉀離子可以嵌入石墨中，供應(yīng)約250mAh/g的比容量[1,2]。鋰和鉀更相似。

堿金屬離子在石墨中的充放電曲線不同于硬碳石墨陽(yáng)極的充放電曲線。(a)鋰離子和銅離子收集液;(b)鈉離子、鋁收集液;(c)鉀離子、集銅液;(d)鉀離子、鋁收集。