自20世紀90年代鋰離子電池商業化套用以來，因其高能量密度、長迴圈壽命和較好的充放電效能，已廣泛套用於便攜式電子產品、電動汽車以及大規模儲能系統。然而，隨著全球對可持續能源需求的不斷增長，鋰資源的有限性和成本問題逐漸凸顯，這促使科研人員和企業探索替代技術。
鈉離子電池便是其中之一，由於鈉元素在地殼中儲量豐富，成本低廉，且與鋰離子電池具有相似的工作原理，使其成為鋰離子電池的潛在替代品。當然，具備替代離子電池潛能的也不僅僅是鈉離子電池。
據外媒報道，一家名為Group1的公司宣布推出全球首款采用18650圓柱形外殼的鉀離子電池，有望成為傳統鋰離子電池的平替產品。
據了解，這款鉀離子電池與18650鋰離子電池采用了相同的尺寸規格，直徑18毫米，高65毫米，在3.7V的標壓下執行，能量密度為160-180Wh/kg，與磷酸鐵鋰電池相當，對於現有器材可以實作無縫替換銜接。
材料方面，鉀離子電池與鋰離子電池高度相似，采用了鋰離子電池一樣的石墨負極、電解質配方等，對於供應商而言不需要單獨研發生產材料，非常友好。
相同的尺寸規格，近乎相同的內部材料，也就意味著鉀離子電池的工作原理與鋰離子電池高度相似（同樣相似的還有鈉離子電池）。
鉀離子電池和鋰離子電池核心組成部份一樣，有正極、電解質、隔膜、SEI膜、負極等部份，隔膜將正極與負極分隔開，然後電解質充當正極與負極之間離子運動的載體。
充電時，鉀離子從正極脫出並穿過隔膜在電解質中向負極移動並最終嵌入到負極中。此時，負極材料嵌入了鉀離子而儲存了能量。放電時，鉀離子從負極脫出穿過隔膜又回到正極之中，此時電池就釋放出所儲存的能量。
很明顯，鉀離子電池的工作原理與鋰離子電池相似，都是「搖椅式」工作原理，即在充/放電過程中鉀離子在電極之間進行可逆遷移。
在當前鋰離子電池商業化規模套用已經非常成熟的情況，基於鈉、鉀元素在地球中儲量相對豐富遠超鋰元素，因此研究鈉離子電池、鉀離子電池有望實作降低電池成本是電池企業的共識。
除了國外Group1公司，國內也有企業和機構在鉀離子電池的研究中取得進展。今年7月8日，安徽國芯新材料股份有限公司成功研發出全球首款可商用的鉀離子電池產品 —— 兩輪電瓶車用鉀離子電池組和鉀離子儲能系統「鉀能壹號」。
該電池由安徽國芯與武漢理工大學共同研發，經湖北省蓄電池產品質素監督檢驗中心認證，這款鉀離子電池電芯能量密度為151Wh/kg，在充滿電的情況下可續航130公裏到150公裏，並且其生產成本與鉛酸電池差不多，有望很快在兩輪電瓶車領域實作廣泛套用。
隨著鈉離子電池、鉀離子電池等新技術的突破和商業化行程的加速，預示著未來能源儲存的廣闊前景，為全球能源轉型提供了新的動力，更將推動整個能源行業的可持續發展。
文章來源：純電俠電池有態度
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