Bateria de ion potássio
Uma bateria de íons de potássio ou bateria K-ion (abreviada como KIB) é um tipo de bateria e analógica para baterias de íons de lítio, usando íons de potássio para transferência de carga em vez de íons de lítio. Foi inventado pelo químico iraniano Ali Eftekhari , Presidente da American Nano Society, em 2004.[1]
Protótipo[editar | editar código-fonte]
O dispositivo protótipo usou um ânodo de potássio e um composto azul da Prússia como material catódico[1] por sua alta estabilidade eletroquímica.[2] O protótipo foi usado com sucesso por mais de 500 ciclos.[3]
Vantagens[editar | editar código-fonte]
Juntamente com a bateria de íons de sódio, a bateria de íons de potássio é a principal candidata a substituir as baterias de íons de lítio.[4] O design da célula é simples e, tanto o material quanto o procedimento de fabricação, são mais baratos. A principal vantagem é a abundância e o baixo custo do potássio em comparação com o lítio, o que torna a bateria de potássio uma candidata promissora para baterias de grande escala, como armazenamento doméstico de energia e veículos elétricos.[5]
Densidade gravimétrica e volumétrica de alta energia[editar | editar código-fonte]
Dentro de uma bateria de íons de lítio, normalmente se encontra um cátodo feito de óxido de cobalto e lítio e um ânodo feito de grafite. Mas se alguém substituir um óxido de cobalto e lítio por óxido de cobalto e potássio, o desempenho diminuirá, pois é menos denso em energia. Assim, a equipe decide aumentar o desempenho do potássio, substituindo também o ânodo de grafite por metal de potássio. O problema presente nessas baterias é a 'formação de dendritos'. Com o tempo, à medida que a bateria passa por ciclos repetidos de carga e descarga, pedaços de metal começam a se prender ao ânodo.[6] E os dendritos são formados devido à longa deposição, não uniforme e ramificada, de metal potássio. Se crescerem demais, eventualmente perfuram a membrana isolante que separa o ânodo do cátodo e causa um curto-circuito na bateria. Ele pode incendiar o eletrólito orgânico do dispositivo e reduzir efetivamente a vida útil da bateria.[7]
No entanto, os pesquisadores, operando a bateria a uma taxa de carga e descarga relativamente alta, podem aumentar a temperatura dentro da bateria de uma maneira bem controlada e incentivar os dendritos a se auto-curarem do ânodo. Eles podem controlar com precisão o calor dentro da bateria para que não derreta o metal de potássio, mas ajuda a ativar a difusão da superfície, para que os átomos de potássio se movam lateralmente para fora da "pilha" criada.[8]
Bateria de potássio biológica[editar | editar código-fonte]
A característica interessante e única da bateria de íons de potássio, em comparação com outros tipos de baterias, é que a vida no planeta é de alguma forma baseada em baterias de íons de potássio biológicas. K+ é o principal transportador de carga nas plantas. A circulação de íons K+ facilita o armazenamento de energia nas plantas, formando baterias de potássio descentralizadas.
Referências
- ↑ a b Eftekhari, Ali (16 de fevereiro de 2004). «Potassium secondary cell based on Prussian blue cathode». Journal of Power Sources (em inglês). 126 (1): 221–228. ISSN 0378-7753. doi:10.1016/j.jpowsour.2003.08.007
- ↑ Itaya, Kingo; Ataka, Tatsuaki; Toshima, Shinobu (1 de setembro de 1982). «Spectroelectrochemistry and electrochemical preparation method of Prussian blue modified electrodes». Journal of the American Chemical Society. 104 (18): 4767–4772. ISSN 0002-7863. doi:10.1021/ja00382a006
- ↑ Eftekhari, Ali; Jian, Zelang; Ji, Xiulei (8 de fevereiro de 2017). «Potassium Secondary Batteries». ACS Applied Materials & Interfaces. 9 (5): 4404–4419. ISSN 1944-8244. doi:10.1021/acsami.6b07989
- ↑ Kronsbein (8 de outubro de 2015). «New battery concept: potassium instead of lithium». Sun & Wind Energy (em inglês). Consultado em 3 de março de 2020
- ↑ News, Advanced Science (2 de dezembro de 2016). «High-Capacity Aqueous Potassium-Ion Batteries for Large-Scale Energy Storage». Advanced Science News (em inglês). Consultado em 3 de março de 2020
- ↑ Fellet2018-04-09T13:34:00+01:00, Melissae. «Fire-starting battery dendrites go with the flow». Chemistry World (em inglês). Consultado em 3 de março de 2020
- ↑ «Self-healing potassium metal batteries: a rival to Li-ion tech». Tech Explorist (em inglês). 3 de março de 2020. Consultado em 3 de março de 2020
- ↑ stLight.options;, Torie Wellsvar switchTo5x=false;. «Potassium Metal Battery Emerges as a Rival to Lithium-Ion Technology». news.rpi.edu (em inglês). Consultado em 3 de março de 2020
