پیشرفت در مواد جدید که می‌تواند به جایگزینی سلول‌های لیتیومی کمک کرده و به باتری‌های پتاسیمی منجر شود
نیاز جهانی در حال رشد به الکترونیک قابل حمل و وسایل نقلیه الکتریکی نیاز به راه‌حل‌های باتری مقرون‌به‌صرفه و سازگار با محیط زیست را افزایش داده است. باتری‌های یونی پتاسیمی به دلیل منابع فراوان پتاسیم در سراسر جهان به عنوان جایگزین قوی برای سیستم‌های یونی لیتیوم معمولی مطرح شده‌اند.
این پیشرفت جدید باتری‌های یونی پتاسیمی را به سوی تبدیل به جایگزین عمل‌گرایانه برای سیستم‌های یونی لیتیوم پیشرفت داده است، به دلیل فراوانی و ویژگی‌های مطلوب پتاسیم از جمله شارژ سریع.
کاهش هزینه‌های ذخیره‌سازی انرژی تجدیدپذیر
کارشناسان پیش بینی می‌کنند که این باتری‌ها در نهایت می‌توانند از باتری‌های یونی لیتیوم مقرون‌به‌صرفه‌تر و ساده‌تر تولید شوند و احتمالاً امکان کاربردهای وسیع‌تری مانند ذخیره برق از منابع انرژی تجدیدپذیر را فراهم کنند.
به گفته الکسی گانین، نویسنده اصلی و رئیس گروه گلاسکو الکتروشیمی روی جامدها (GECOS) در دانشکده شیمی دانشگاه گلاسکو، باتری‌های یونی لیتیوم که اکنون در دستگاه‌هایی از گوشی‌های هوشمند تا وسایل نقلیه الکتریکی رایج هستند، عملکرد عالی ارائه می‌دهند. با این حال، کمبود نسبی لیتیوم آن را به یک منبع استراتژیک و محدود تبدیل کرده است.
گانین توضیح داد: «پتاسیم ماده‌ای بسیار فراوان‌تر است و باتری‌های یونی پتاسیمی پتانسیل زیادی به عنوان روش جایگزین برای ذخیره‌سازی و تحویل مقدار زیادی برق دارند. اتخاذ باتری‌های یونی پتاسیمی برای اهداف ذخیره‌سازی ساکن می‌تواند منابع لیتیوم را برای استفاده در کاربردهای موبایل با مصرف انرژی بیشتر در آینده آزاد کند.»
بسیاری از طراحی‌های باتری یونی پتاسیمی با عملکرد بالا در حال حاضر از کاتدهایی ساخته شده از پرسیان سفید استفاده می‌کنند. با این حال، دستیابی به عملکرد بهینه نیاز به مخلوط کردن پرسیان سفید با کربن برای افزایش هدایت الکتریکی دارد، که به پیچیدگی طراحی می‌افزاید.
کاتد کرومیوم سلناید جدید به ظرفیت تقریباً حداکثر باتری رسیده است
محققان نشان دادند که کاتد کرومیوم سلناید ذاتاً رسانای آنها با کمتر از 10٪ کربن عملکرد بالایی را به نمایش می‌گذارد. نمونه اولیه آنها ظرفیت 125 میلی‌آمپرساعت بر گرم ارائه می‌کند که تقریباً به حاشیه نظری 127 میلی‌آمپرساعت بر گرم نزدیک است.
ساختار لایه‌ای این ماده به پتاسیم یون‌ها امکان می‌دهد به نرمی بین لایه‌ها در هنگام شارژ و تخلیه حرکت کنند و باتری بتواند 85٪ از ظرفیت خود را حتی در سرعت‌های بالای شارژ در آزمایش‌های آزمایشگاهی حفظ کند. گام بعدی تیم یافتن الکترولیتی است که بتواند عملکرد باتری را در طراحی‌های آینده بیشتر بهبود بخشد.
گانین خاطرنشان کرد که در حالی که نتایج امیدوارکننده است، عملکرد باتری می‌تواند با یک الکترولیت بهینه بیشتر بهبود یابد. برخلاف باتری‌های یونی لیتیوم که از الکترولیت‌های تخصصی در دسترس بهره می‌برند، باتری‌های یونی پتاسیمی نیاز به تحقیقات بیشتری برای توسعه گزینه‌های الکترولیت با عملکرد بالا دارند.
گانین افزود: «الکترولیت‌های طراحی باتری یونی لیتیوم را می‌توان به راحتی خریداری کرد، اما کار بیشتری برای بهبود عملکرد الکترولیت‌های باتری‌های یونی پتاسیمی نیاز است. ما مایلیم با کارشناسان رباتیک همکاری کنیم که می‌توانند به ما کمک کنند تا هزاران ترکیب شیمیایی ممکن را برای یافتن بهترین کاندیداتور ممکن برای استفاده در باتری‌های خود آزمایش کنیم.»
دانشمندان همچنین تأکید کردند که این تحقیق راه‌حل‌های کارآمد و پایدار برای ذخیره‌سازی انرژی را پیشرفت می‌دهد. این تحقیق نشان می‌دهد که مطالعه کاتدهای مبتنی بر TMC برای باتری‌های یونی پتاسیمی می‌تواند به طور قابل توجهی به یافتن جایگزین‌های باتری یونی لیتیوم کمک کند و تکنولوژی‌های ذخیره‌سازی انرژی پایدارتری را ایجاد کند.
