Baterie litowe wielokrotnego ładowania odgrywają istotną rolę w zaspokajaniu rosnącego zapotrzebowania na energię przenośną. Te niedrogie, kompaktowe i lekkie akumulatory są podstawowym wyborem dla większości przenośnych urządzeń elektronicznych, pojazdów elektrycznych / hybrydowych, elektrowni słonecznych itp. Jednak dostępność litu i kobaltu jest ograniczona w skorupie ziemskiej i całkowicie poleganie na tych metalach będzie być problemem, aby sprostać przyszłemu zapotrzebowaniu na energię.
Dlatego zespół naukowców z Tokyo University of Science pod kierownictwem profesora Shinichi Komaby pracuje nad znalezieniem alternatywnego elementu zamiast litu dla baterii litowo-jonowych (LIB). Z sodem i potasem w tej samej grupie metali alkalicznych w układzie okresowym, ich chemiczna natura jest podobna do litu i może działać jako realny zamiennik litu. Ale w przeciwieństwie do litu, pierwiastki te są szeroko rozpowszechnione na Ziemi, a wykorzystanie ich do opracowania wysokowydajnych akumulatorów byłoby przełomem w tworzeniu bardziej zrównoważonego środowiska. Te akumulatory potasowo-jonowe (KIB)powoli stały się przedmiotem szeroko zakrojonych badań od 2015 r. Zastosowanie potasu w bateriach jest obiecujące, ponieważ wykazują one porównywalną (lub nawet lepszą) wydajność do akumulatorów LIB. Co więcej, wszystkie materiały niezbędne do budowy KIBów są nietoksyczne i dużo bardziej dostępne i tańsze niż te wymagane do LIB.
Aby ułatwić dalsze badania nad KIB-ami, grupa badawcza kierowana przez prof. Komabę szczegółowo przeanalizowała działanie KIB-ów w obszernym przeglądzie opublikowanym w Chemical Reviews . Artykuł obejmuje wszystko, co dotyczy rozwoju KIB-ów, od materiałów katodowych, materiałów anodowych, różnych elektrolitów i całkowicie stałych KIB-ów, po domieszkowanie elektrod i dodatki do elektrolitów. Ponadto w przeglądzie porównano różne materiały stosowane w akumulatorach litowo-sodowych i jonowo-potasowych.
Jednak badania nad niektórymi aspektami KIB, takimi jak ich bezpieczeństwo, były ograniczone i należy skupić się na uzyskaniu lepszego wglądu w to, co dzieje się fizycznie i chemicznie między różnymi komponentami i pierwiastkami. Oprócz tego grupa badawcza pana Komby skupiła się również na superkondensatorach i ogniwach biopaliwowych, a także na bateriach LIB i akumulatorach sodowo-jonowych, które mogą pełnić bardzo ważne funkcje w bardziej zrównoważonym społeczeństwie w przyszłości.