制造钾离子电池的材料可能
电气电池是存储可以转换为电能的能量的任何设备。基本电池通过具有带正电的阴极和在每个端的带负电荷的阳极，电解质，导电溶液中的带负电荷的阴极提供电力或电子流。
当电池连接到电路时，电池内部的化学反应导致电子开始在阳极聚集。最终，堆积的电子变得不稳定，并将通过电解液分离阳极和阴极，并在电路中流动，提供必要的电力。
然而，这些化学反应中的每一个都耗尽了电池中的存储势能。可充电电池通过逆转氧化和还原反应来克服这一点，在阴极和阳极处发生的化学反应，这次将电能转化为化学能。
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移动电话。
最著名的可充电电池类型之一是锂离子电池，其高功率密度使其成为便携式、高耗能设备(如智能手机)的理想选择。然而，锂离子电池并不是可充电电池技术的唯一选择。
位于日本大阪的国家先进工业科学技术研究所的Titus Masese博士一直在研究新的含钾材料，用于开发含钾离子的可充电电池。这样做有很好的动机。在更高能量、更长的寿命和更低成本的电池技术的发展是一个更可持续的未来所需的必要能源存储战略的关键部分，而钾离子电池可能提供一个更低成本的替代方案，部分原因是地球上钾离子的储量是锂离子的800多倍。
一个材料的挑战
电话的一部分原因，今天的手机不带钾离子电池是他们发展的一些技术挑战，以至于像Masese博士和他的同事们正在努力克服的人。锂或钾离子电池的名称来自嵌入电极中的化学元素的类型。与电池中产生的电子相反，该离子从电极释放并沿相反方向移动到电子。离子的运动对于电池性能作为电子的运动是至关重要的：如果离子未能移动，则电池可以放电并且不能提供能量。
Masese博士的蜂窝结构目前显示任何层状阴极材料的最大电压。
Masese博士和他的同事已经成功地做了什么是创造蜂窝分层阴极框架，该框架包含钾离子并且能够维持非常高的电压。在可充电电池中使用钾离子的挑战之一是它们的大尺寸可以使它们在紧密填充的晶格框架中纳入构成锂离子电池中使用的电子类型。在理想的电池中，离子将快速从框架中释放，通过电解质移动，然后根据需要重新进入框架。
Masese博士和他的同事们开创的蜂窝结构目前为任何分层阴极材料显示最大电压，这意味着它可能显示出作为电池的一部分的最高能量输送。他还在努力将这些融入可充电的钾离子电池作为更加实用的钾离子电池技术。
耐用电极
Masese蜂窝状结构博士成功的秘诀在于他们促进可靠钾离子重组的能力，由于钾离子的大尺寸，这是一个显着的挑战。许多电极材料由高度组织的规则结构制成，因此偏离离子留下的任何间隙将保持在同一个位置。然而，电解质和电极之间的重组过程和不需要的化学反应可以导致电池的损坏和老化。这就是为什么，即使在制造的几年内，许多手机也经历电池性能显着恶化。
这些蜂窝材料已经显示出热稳定并保持它们能够产生的高电压，该高电压是基于这些阴极的耐受钾离子电池的潜在寿命的节点。它不仅仅是阴极，这对于电池稳定性和耐用性很重要。由于电解质也可以在不利的化学反应中发挥作用，这也必须尽可能良性。
电解质的未来
马赛瑟博士和他的同事一直在使用离子液体作为电解质材料在钾离子电池的发育中，或者碲化物的基于碲化材料所需的材料。离子液体在其行为中是不寻常的，因为它们是含有作为带电离子存在的溶解盐的液体。常规电解质含有有机溶剂，使它们易燃。它们还倾向于在高电压和温度下分解。离子液体不含易燃有机溶剂。因此，它们在高电压和高温下是安全稳定的，这超出了传统电解质的容量。
Masese博士的材料正在帮助
后锂离子电池时代的先驱
固体电解质也是非常可取的，以对抗有关可充电离子电池的一些安全担忧。如果电池损坏，液体电解质会泄漏，而且是高度易燃的，这是许多备受瞩目的手机电池火灾故事的来源。固体电解质的问题是，尽管从安全角度来看它们更好，但它们没有表现出与液体电解质相同的效率，但Masese博士已经证明，碲酸盐基材料确实显示出钾离子的高导电性，并可能在未来钾离子电池的固体电解质的开发中发挥重要作用。
从上面。
闪电负荷
Masese博士帮助实现的钾离子电池的关键优势之一是它们非常高的电压能力，他通过电极材料的性能证明。高压耗材可减少电池组内的许多电池的需求。然后，这需要小容量，成本和重量的电池组，这对于提高例如电动车辆的性能至关重要。Tesla模型的85 kWh电池组的重量超过500千克，占汽车总重量的近四分之一。虽然40升的汽油重约30公斤，但燃料箱和燃料系统的重量是考虑的，但为重量重量和庞大的电池尺寸的解决方案大大提高了电动车辆的可行性，并显着提高了它们的效率。．
Masese博士的材料在锂离子电池时代的帮助下有助于预热，并证明了基于钾离子技术的可行性的显着进展。
个人反应
您的工作中的后续步骤是什么，将这些蜂窝材料转化为电池技术的一部分？
我如何提出我对燃料电池中电催化合成的想法?事实上，这是我和你们小组合作的方式之一