江苏龙网

  1. 首页 > 资讯 > 财经 > >

『』能源新方向：钾电池是不实际的美梦，还是光明的未来？


当靠着燃烧不可再生能源的燃气托起了蓬勃发展的世界 ， 能源危机对于我们来说也不再是一个陌生的词汇 ， 日渐紧迫的石油、煤矿石等资源加速了对新能源探索的进程 。
根据国际能源署(International Energy Agency)的数据 ， 可再生能源在未来五年内有望增长 50% ， 其中大部分风能和太阳能可以根据需要预先储存起来 。 而近日 ， 又一新能源的突破吹响了进军电池储存能源的号角：钾电池找到了自己的“新铠甲”—— KVPO4F 。
『』能源新方向：钾电池是不实际的美梦，还是光明的未来？
本文插图

这张图显示了一种被称为 KVPO4F 的材料结构 ， 这种材料被用在一些钾离子电池的电极上 。
常见的电池材料 ， 如锂和钴 ， 面对偌大的电动车市场需求显得有些应接不暇 。 于是 ， 一些电池研究人员开始把目光投向长期被忽视的锂的近亲——钾 。
钾电池的发展空间
与其他电池材料相比 ， 钾含量丰富 ， 价格低廉 ， 并且理论上可以用来制造高功率电池 。 但事实上 ， 在锂电池和钠电池的研究方面还有留有巨大的发展空间 。
“但是钾可能很快迎头赶上 ， ” Shinichi Komaba 目前在东京大学领导钾离子电池研究 ， 她谈到 ， “尽管钾电池发展刚刚进行了五年时间,但我相信它已经与钠电池竞争 ， 并预计将优于锂离子” 。
实际上 ， 在过去钾电池研究备受冷落也是有原因的 。

『』能源新方向：钾电池是不实际的美梦，还是光明的未来？
本文插图

【『』能源新方向：钾电池是不实际的美梦，还是光明的未来？】科学家们一直在尽量避免钾电池的研究 ， 因为这种金属具有非常高的活性 ， 能被空气迅速氧化 ， 遇水还能发生爆炸 ， 并且处理起来很危险 。 活泼的属性使得找到容纳钾离子的电极材料 ， 成为一项非常棘手的工作 。 然而 ， 在过去起步的 5 年时间里 ， 一系列新发现与报告详细列出了可以备选为钾电池阴极的材料 。 其中 ， 最值得关注的是一种铁基化合物 ， 其晶体结构类似于普鲁士蓝（亚铁氰化铁）粒子 ， 并且有广阔的空间供钾离子填充 。
去年 ， 德克萨斯大学奥斯汀分校 John Goodenough coinventor 等人因发明锂离子电池斩获了 2019 年诺贝尔化学奖 。 据他们的研究报告称：普鲁士蓝制作的阴极具有非常高的能量密度 ， 可达每公斤 510 瓦特时, 甚至能与今天的锂电池相媲美 。 研究人员发现 ， KVPO4F 既能接受钾离子 ， 又能提供钾离子 。 作为阳极 ， 它的可逆容量超过 100 mA h g?1 ， 平均电位为 1.15 V vs. K+/K 。 阳极还可以在 0-55℃ 的大温度范围内工作 。

『』能源新方向：钾电池是不实际的美梦，还是光明的未来？
本文插图

研究中钾电池平均电位
虽然有着巨大的优势 ， 普鲁士蓝却并不是完美的 。 劳伦斯伯克利国家实验室的材料科学家 Haegyeom Kim 说：“问题在于 ， 我们不知道材料中的水分含量如何影响能量密度 。 还有一个问题 ， 就是我们很难控制它的化学成分 。 ”
Kim 主要把研究方向确定在聚阴离子化合物上 ， 其中 ， 氟磷酸钒钾似乎有与众不同的优势和前景——Kim 和他的同事已经用这种材料开发出一种能量密度为 450wh /kg 的化合物阴极 。
当然 ， 其他研究人员也在寻找阴极的有机化合物——有机化合物成本比无机化合物低 ， 同时它们的化学键可以更容易地拉拢吸收钾离子 。
不实用的技术？
虽然 Goodenough 的研究表明了钾电池发展的可能性 ， 可他的同事 ， 纽约宾厄姆顿大学的化学教授 ， 同时也是锂电池的发明者和诺贝尔奖获得者 M.Stanley Whittingham 并不买账 。 “这只是一种科学上的好奇心 ， ”他说 ， “钾电池是不存在的 。 钾不是一种实用的技术 ， 由于它的重量和波动性 ， 钾在低于锂或钠的温度下熔化 ， 这可能引发化学反应 ， 导致热逃逸的发生 ， 后果很严重 。 ”


推荐阅读


上一篇：「油价」今日油价消息：今天4月19日调整后，全国加油站92、95号汽油限售价

下一篇：「」不过是洗衣机离合器行业龙头，奇精机械你凭什么和美的集团比？