讲解钾离子电池的性能特点

忽略钾离子电池?

为了获得最高的能量密度，周期表左上角的金属锂成为二次电池的首选。其极负的标准电极电位(-3.04v)是指电池与正极组接触后具有高电压输出。锂是最轻的金属，这意味着它有更高的克容量。能量=比容量×电压，因此锂离子电池的能量密度几乎是目前电池中最高的。锂离子电池也有体积小的优势。因此，上世纪90年代的工业化迅速改变了智能手机、相机、笔记本电脑和电动汽车的类别。

然而，锂离子电池的发展似乎遇到了瓶颈，能量密度上升缓慢，成本下降缓慢，快速充电、温度规划的习惯、更大的规划布局(电动汽车、储能)和资源丰富正面对挑战。所以人们一直在寻找一种新的二次电池技术来弥补锂、钠的不足，而大量充电的镁、锌、铝现在都是重要的研究方向。

高价格,然而,镁,锌,铝离子二次电池的研究有很高的难度,其高价格和半径小于锂紧密与阴离子吸附和困难在家里嵌入和晶体结构的出现,和其强大的溶解效果在嵌入过程中电解质离子通道也很难去溶剂化,所以它非常缓慢。钠锂储量的近1000倍,自然保护区附近和锂的发展可以借鉴的锂离子电池技术和信息系统,将供应最所有的电池系统,国内外有关工程试点的发展已经取得了一些进展,被许多人尤其是固定存储类别可能供应强大的解决方法(能量密度略低于锂电)。

钠离子和钾离子与锂离子的丰度较高有关

但在学术界受到更多关注的钠离子电池的案例中，alkali兄弟之一的钾离子电池受到的关注要少得多。尽管作为重要组元素类似于钠和钾有类似的储备,但钠钾之间,前者似乎更加有前途,钠锂离子和离子半径是否更接近(钾离子半径和质量更大),更重要的是希望有很多信息系统直接把锂离子电池的发展的影响,假如钠离子电池的低成本工业化,也不远的储备,但在数据结构能量密度相同的情况下，将钾离子电池变得几乎没有必要(但在实践中这种情况下不必设置，以后解释)。但最近对钠离子电池和钾离子电池的实验表明，钾离子的冲击可能被它的一些独特优势所弥补。

(1)氧化还原电位。作为第一主族元素，三个电极的电位不符合我们一般的猜测，不是从上到下越来越负(即简单地失去电子)。锂-3.04V。钠-2.71V。K-2.93V因为电池的电压等于正负电极之间的电位差,钠离子电池钠组成的数据与负电极电位并不那么负面往往有低电压,而锂、钾的潜力更相似。因此，在高压方面，钾离子电池有望具有与锂离子电池相同的优势。

(2)石墨阴极包埋。石墨作为锂离子电池的顶部阴极材料,它应该复制到钠和钾离子电池阴极,但是测试结果表明,钠离子不能嵌入石墨层,现在钠离子电池阴极材料,硬碳是一个重要发展方向,但其功能并不能让人十分满意,而且价格高于石墨。令人惊讶的是，更大半径的钾离子可以嵌入石墨中，供应约250mAh/g的比容量[1,2]。锂和钾更相似。

碱金属离子在石墨中的充放电曲线不同于硬碳石墨阳极的充放电曲线。(a)锂离子和铜离子收集液;(b)钠离子、铝收集液;(c)钾离子、集铜液;(d)钾离子、铝收集。