英德科学家研发新型钾离子电池 或可取代锂离子电池

据外媒报道，由英国格拉斯哥大学（the University of Glasgow）的化学家和德国乌尔姆亥姆霍兹研究所（Helmholtz Institute Ulm）的电池测试专家领导的国际研究小组在材料科学领域取得突破，在钾离子电池中采用了一种使用铬和硒制成的材料，可能有助于研发出新一代的经济型电池。

钾离子电池突破（图片来源：格拉斯哥大学）

该发现让钾离子电池成为锂离子系统的可行替代品又进了一步，因为钾储量丰富，而且具有快速充电等有利的材料特性。专家们认为，未来，此种电池可能比锂离子电池价格更低，而且更易制造，为包括储存来自可再生能源产生的电力在内的各种应用打开了大门。

格拉斯哥大学化学学院的Alexey Ganin博士是该论文的首席作者，也是格拉斯哥大学固体电化学（Glasgow ElectroChemistry on Solids，GECOS）小组的负责人。他表示：“近年来，锂离子电池在智能手机、电动汽车等设备中得到了广泛应用，而且其具有出色的性能。然而，锂是一种储量相对稀少的元素，因此也具有重要的战略意义。不过，钾是一种储量更为丰富的材料，而且钾离子电池具有很大的潜力，有望成为用于储存和传输大量电力的替代方案。将来，采用钾离子电池进行固定存储可以帮助释放锂资源，使其更多地用于能耗更高的移动应用。”

目前，一些性能最好的钾离子电池设计采用了普鲁士白”（Prussian White）材料制成的阴极。然而，这种设计很复杂，因为需要将普鲁士白与碳混合以提高其导电性，才能达到最佳效果。

根据一篇在《材料化学A期刊》上发表的论文，研究人员们展示了此种天然可导电的铬硒阴极，如何在碳含量不到10%的情况下，实现高性能。该款原型电池的容量达到了每毫克125毫安小时，与最大理论容量每毫安127毫安小时非常接近。

此种铬硒材料具有多层结构，在充放电过程中，可以让钾离子在层间更易移动，因此，即便在实验室环境下进行高速充放电操作，电池依然能够维持85%的容量。

接下来，该研究小组将进一步研究，以确定一种电解质，以便在未来改进电池设计的过程中提升电池性能。

Ganin博士补充道：“此类研究成果非常有发展前景，但我们相信，使用合适的电解质可以进一步提高电池的性能。。尽管市面上可以买到现成的锂离子电池电解质，但为了优化钾离子电池电解质的性能，我们还需要进一步研究。我们热衷于与机器人领域的专家合作，帮助我们测试成千上万种化学组合，以找到最适用于我们电池的最优材料。”