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

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

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

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

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
  1. 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
  2. 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
  3. 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
  4. 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
  5. 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
  6. 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
  7. «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
  8. 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
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