Naučnici kažu da bi napredak u nauci o materijalima mogao pomoći u isporuci nove generacije pristupačnih baterija. Međunarodni tim istraživača predvođen hemičarima sa Univerziteta u Glazgovu i stručnjacima za testiranje baterija na Helmholc institutu Ulm implementirao je materijal napravljen od hroma i selena u kalijum-jonsku bateriju.
Ovo otkriće dovodi baterije korak bliže tome da postanu održiva alternativa litijum-jonskim sistemima, zahvaljujući obilnoj dostupnosti kalijuma i njegovim povoljnim svojstvima materijala poput brzog punjenja.
Stručnjaci veruju da bi baterije mogle biti jeftinije i lakše za proizvodnju u budućnosti od litijum-jonskih baterija, otvarajući aplikacije uključujući skladištenje električne energije proizvedene iz obnovljivih izvora.
Dr Aleksej Ganin, sa Škole za hemiju Univerziteta u Glazgovu, glavni je autor rada i rukovodilac grupe za elektrohemiju čvrstih tela u Glazgovu (GECOS). Rekao je: „Litijum-jonske baterije su postale široko prihvaćene u uređajima od pametnih telefona do električnih automobila poslednjih godina, i sposobne su za odlične performanse, ali litijum je relativno redak i stoga strateški važan element.
„Kalijum je materijal mnogo bogatiji, a kalijum-jonske baterije imaju mnogo potencijala kao alternativni metod skladištenja i isporuke velikih količina električne energije. Usvajanje kalijum-jonskih baterija za stacionarne svrhe skladištenja moglo bi pomoći da se oslobode resursi litijuma za upotrebu u više energetski intenzivne mobilne aplikacije u budućnosti“.
Neki od trenutnih dizajna sa najboljim performansama za kalijum-jonske baterije koriste katode napravljene od materijala koji se zove pruska bela. Međutim, njihov dizajn je komplikovan potrebom za mešanjem pruske bele sa ugljenikom kako bi se povećala njena provodljivost da bi se postigli najbolji rezultati.
U radu objavljenom u Journal of Materials Chemistry A, istraživači pokazuju kako njihova prirodno provodna katoda hrom selenida postiže visoke performanse sa manje od 10% ugljenika. Njihov prototip ima kapacitet od 125 miliamper sati po gramu, što je veoma blizu maksimalnom teoretskom kapacitetu od 127 miliamper sati po gramu.
Slojevita priroda materijala omogućava jonima kalijuma da lakše putuju između slojeva tokom punjenja i pražnjenja. Ovo omogućava bateriji da održi 85% svog kapaciteta u laboratorijskim uslovima čak i kada se puni i prazni velikom brzinom.
Sledeći korak za tim je dalje istraživanje kako bi se identifikovao elektrolit koji će pomoći u poboljšanju performansi u budućim poboljšanjima dizajna baterije.
Dr Ganin je dodao: „Ovo su obećavajući rezultati, ali verujemo da bi se performanse baterije mogle dodatno poboljšati sa pravim elektrolitom. Dizajnerski elektroliti litijum-jonske baterije mogu se kupiti sa police, ali je potreban dalji rad da bi se poboljšale performanse elektrolita za kalijum-jonske baterije. Želimo da sarađujemo sa stručnjacima za robotiku koji nam mogu pomoći da testiramo hiljade potencijalnih hemijskih kombinacija kako bismo pronašli najboljeg mogućeg kandidata za upotrebu u našoj bateriji.
