Logo
Cover

Калиевые батареи никогда не сравнятся с литиевыми по плотности энергии и не подойдут для электромобилей. Но для хранения энергии солнца или ветра они могут стать отличным решением, если удастся найти правильную комбинацию электролита, катода и анода.

По данным Международного энергетического агентства, в ближайшие пять лет выработка возобновляемой энергии увеличится на 50%, и ее нужно будет где-то запасать. Но растущий рынок электротранспорта может не оставить достаточно лития и кобальта.

В попытке решить эту проблему некоторые ученые обращаются к калию — дешевому и доступному родственнику лития, из которого в потенциале можно было бы делать высокомощные батареи. По мнению Шиничи Камабы из Токийского научного университета, калиевые батареи уже могут конкурировать с натрий-ионными, а в будущем — и с литиевыми, пишет Spectrum.

Исторически калий считался неподходящим материалом для производства батарей из-за высокой реактивности и сложностей в обработке. Более того, сложно найти подходящее вещество для производства электродов, которые могли бы удержать ионы калия.

Один из вариантов решения предложил Джон Гуденаф, изобретатель литий-ионной батареи. Он предложил использовать катоды из прусской лазури с исключительно высокой плотностью энергии 510 В*ч/кг. Другой вариант — полианионные соединения, состоящие из калия и ряда элементов периодической таблицы.

Особенно большой потенциал у фторфосфата ванадия-калия. Ученые Национальной лаборатории Лоуренса Беркли (США) разработали катод с плотностью энергии 450 В*ч/кг.

Появление надежного электролита должно решить еще одну проблему калиевых батарей. Нынешние варианты содержат огнеопасные растворы, которые вступают в реакцию с калием. Команда Комабы предлагает использовать соли фторида калия, сверхконцентрированные электролиты и жидкие ионные электролиты. А в начале года ученые из Австралии сообщили о создании негорючего электролита для калиевых батарей.

Тем не менее, несмотря на энтузиазм исследователей, потребуется много времени на то, чтобы найти нужную комбинацию электролита, катода и анода. До появления калиевых батарей на рынке может пройти как минимум 15 лет, считает профессор Вилас Пол из Университета Пердью (США).

Американские ученые предлагают в качестве альтернативы литий-ионным батареям натриевые. Им удалось сделать их надежными и дешевыми, а также снизить потерю ионов. При этом внедрение их открытия не требует значительных изменений в технологическом процессе.