Batterie K-ion

La batterie potassium-ion, également appelée batterie K-ion, est un type de batterie analogue aux batteries lithium-ion. Elle utilise des ions potassium pour le transfert des charges à la place des ions lithium. Elle a été inventée en 2004 par le chimiste irano-américain Ali Eftekhari, également président de l'American Nano Society.

Le prototype utilisait un composé de potassium bleu de Prusse comme cathode pour sa grande stabilité électrochimique et ce prototype a été utilisé avec succès pendant plus de 500 cycles. Un examen récent a montré que plusieurs matériaux bon marché peuvent être utilisés avec succès comme anode et cathode pour les nouvelles générations de batteries au potassium.

Applications des Batteries K-ion en 2005 et 2007

En 2005, une batterie au potassium utilisant un électrolyte fondu de tétrafluoroborate de potassium été brevetée.

En 2007, la société chinoise Starsway Electronics a commercialisé le premier lecteur multimédia portatif alimenté par une batterie au potassium. Des batteries au potassium ont été proposées pour le stockage d'énergie à grande échelle en raison de leur cyclabilité exceptionnelle.

En plus de ces applications, les batteries K-ion ont également été explorées pour leur utilisation dans les véhicules électriques. Leur capacité à stocker une grande quantité d'énergie et leur longue durée de vie les rendent idéales pour cette application. De plus, le potassium est plus abondant et moins cher que le lithium, ce qui pourrait potentiellement réduire le coût des batteries pour les véhicules électriques.

En outre, les batteries K-ion ont également été envisagées pour une utilisation dans les systèmes de stockage d'énergie renouvelable. Leur capacité à être chargées et déchargées de nombreuses fois sans perdre de capacité les rend idéales pour stocker l'énergie produite par les sources renouvelables, comme l'énergie solaire et éolienne.

Avantages des batteries K-ion par rapport aux batteries Li-ion

Avec la batterie au sodium-ion, la batterie potassium-ion est le candidat principal pour remplacer les batteries lithium-ion. La batterie au potassium présente certains avantages par rapport aux batteries lithium similaires : la conception de la cellule est simple et le matériau, ainsi que la procédure de fabrication sont moins chers.

L'avantage clé est l'abondance et le faible coût du potassium par rapport au lithium. Un autre avantage de la batterie potassium-ion par rapport à la batterie lithium-ion est la possibilité de charger plus rapidement. Cela signifie que la prochaine génération de téléphones portables alimentés par des batteries au potassium-ion pourrait être rechargée en quelques minutes seulement.

Les batteries au potassium peuvent accepter une large gamme de matériaux cathodiques qui peuvent offrir un temps de rechargement moindre. Un avantage notable est la disponibilité du graphite de potassium, qui est utilisé comme matériau anodique dans certaines batteries potassium-ion. Sa structure stable garantit une intercalation/désintercalation réversible des ions potassium lors de la charge et de la décharge.

Batterie biologique au potassium: rôle des ions K+ dans les plantes

La caractéristique intéressante et unique de la batterie potassium-ion en comparaison avec d'autres types de batteries est que la vie sur la planète est en quelque sorte basée sur des batteries biologiques potassium-ion.

K + est le principal transporteur de charge dans les plantes. La circulation des ions K+ facilite le stockage de l'énergie dans les plantes en formant des batteries au potassium décentralisées. Ce n'est pas seulement une caractéristique emblématique des batteries potassium-ion, mais cela montre également combien il est important de comprendre le rôle des porteurs de charge K+ pour comprendre le mécanisme vivant des plantes.

Batteries au potassium-air: Efficacité énergétique élevée

Les chercheurs ont mis au point une batterie potassium-air (K-O2) à faible surtension. Son écart de potentiel de charge/décharge d'environ 50 mV est la plus faible valeur rapportée dans les batteries métal-air. Cela fournit une efficacité énergétique aller-retour de plus de 95%. En comparaison, les batteries Li-O2 ont une surtension n beaucoup plus élevée de 1-1,5 V, ce qui se traduit par une efficacité aller-retour de 60%.

La batterie K-O2 utilise une électrolyte liquide à base de potassium pour transporter les ions potassium entre l'anode et la cathode pendant les cycles de charge et de décharge. Lors de la décharge, le potassium est oxydé à l'anode pour produire des ions potassium qui se déplacent vers la cathode où ils réagissent avec l'oxygène pour produire du superoxyde de potassium. Pendant la charge, le processus est inversé, le superoxyde de potassium est réduit pour produire de l'oxygène et des ions potassium qui se déplacent vers l'anode où ils sont réduits pour produire du potassium.

La faible surtension de la batterie K-O2 signifie qu'elle peut fonctionner à une efficacité énergétique plus élevée que les batteries Li-O2. Cela signifie qu'une plus grande proportion de l'énergie stockée dans la batterie peut être utilisée, ce qui la rend plus efficace pour alimenter des appareils électroniques. De plus, la batterie K-O2 a une densité énergétique plus élevée que les batteries Li-O2, ce qui signifie qu'elle peut stocker plus d'énergie dans un volume donné, ce qui la rend plus adaptée pour des applications où l'espace est limité, comme dans les appareils électroniques portables.