钾金属电池将成为锂离子技术的竞争对手

随着对安全、高效和强大能量存储的需求不断增长，对可充电锂离子电池有希望的替代品的呼吁也在不断增长，虽然说可充电锂离子电池已成为该领域的主要技术，但是钾金属电池已经成为锂离子技术的竞争对手。《美国国家科学院院刊》（在此文中，伦斯勒理工学院的研究人员证明了他们如何克服名为树突晶体的持久性挑战，从而制造出性能与锂离子电池差不多的金属电池，但它依赖于钾。钾相对于锂而言是更丰富，更便宜的一种元素。

此电池包含两个电极-一端为阴极，另一端为阳极。如果要查看锂离子电池的内部结构，通常会发现由钴酸锂制成的阴极和由石墨制成的阳极。在充电和放电期间，锂离子在这两个电极之间来回流动。在这种情况下，如果研究人员仅用钴酸钾代替钴酸锂，性能就会下降。钾是一种较大和较重的元素，因此能量密度较低。相反，伦斯勒理工学院的研究团队希望通过也用金属钾代替石墨阳极来提高钾的性能。

尽管金属电池显示出了巨大的希望，但传统上它们也受到阳极上金属沉积物（称为树枝状晶体）堆积的困扰。当电池经历重复的充电和放电循环时，由于钾金属的不均匀沉积而形成枝晶。他们解释说，随着时间的流逝，金属钾的团聚体变长且几乎呈分支状。如果它们长得太长，最终将刺穿防止电极相互接触的绝缘膜隔板，并使电池短路。电池短路时会产生热量，并有可能使设备中的有机电解质着火，引发火灾。

解释了他们如何解决该问题的方法，以供实际消费者使用。通过以相对较高的充电和放电速率操作电池，它们可以以可控的方式升高电池内部的温度，并促使树枝状晶体自阳极自愈。

Nikhil Koratkar和他的团队先前展示了一种类似的锂金属电池自愈方法，但是他们发现钾金属电池需要更少的热量来完成自愈过程。意味着钾金属电池可能会更加高效、安全和实用。

来源：中国无机盐工业协会