یک باتری پتاسیم-یونی به طور مفهومی مشابه باتری‌های لیتیوم-یونی است، با این تفاوت که از یون‌های پتاسیم استفاده می‌کند. طراحی این باتری در سال ۲۰۲۴ توسط رئیس انجمن نانو آمریکایی اختراع شد. اما از آن زمان، این ایده به حالت خواب رفته درآمد و از صفحات خبری ناپدید شد. تا اینکه نسخه تجاری آن به بازار آمد.
باتری پتاسیم-یونی چگونه کار می‌کند؟
پروتوتایپ اصلی این باتری دارای آند پتاسیمی بود و از یک ترکیب پایدار الکتروشیمیایی به نام پرسیان آبی برای کاتد خود استفاده می‌کرد. این باتری آزمایشی موفق به شارژ و دشارژ بیش از ۵۰۰ بار شد. با این حال، ایده باتری پتاسیم-یونی تقریباً به حالت خواب رفت زیرا باتری‌های لیتیوم-یونی بازار را تصاحب کردند و توجه مردم را جلب کردند. اگرچه دانشمندان همچنان در آزمایشگاه‌ها بر روی این مفهوم کار می‌کردند و شامل توسعه جایگزین‌های آند گرافیتی بودند.
عدم پایداری الکترولیت مایع یونی مانع از ورود یک باتری پتاسیم-یونی تجاری به بازار شده است. الکترولیت‌های موجود قابل اشتعال هستند و عملکرد چرخه‌ای ضعیفی دارند. با این حال، ویکی‌پدیا گزارش می‌دهد که الکترولیت‌های جامد و پلیمری برای نسخه‌های تمام حالت جامد، انعطاف‌پذیری بیشتری را ارائه می‌دهند و ایمنی را افزایش می‌دهند. استفاده از فلزی فراوان‌تر از لیتیوم نشان می‌دهد که این باتری می‌تواند گزینه‌ای ارزان‌تر و احتمالاً با سرعت شارژ بالاتر باشد.
شرکت آمریکایی اولین نسخه تجاری را معرفی کرد
شرکت گروپ ۱ مستقر در آستین، تگزاس، در تاریخ ۱ اوت ۲۰۲۴ اولین باتری پتاسیم-یونی تجاری را در یک بیانیه مطبوعاتی معرفی کرد. ابعاد این باتری‌ها بزرگ‌تر از باتری‌های AA است و اندازه آن‌ها ۱۸ میلی‌متر عرض و ۶۵ میلی‌متر طول دارد. گروپ ۱ ادعا می‌کند که محصولش مزایای زیر را دارد:
- راه حلی پایدار، کارآمد و مقرون به صرفه که با نسخه‌های لیتیوم-یونی سازگار است.
- عاری از مواد معدنی کمیاب و حیاتی شامل نیکل، کبالت، مس و لیتیوم.
گروپ ۱ نمونه‌هایی را به تولیدکنندگان تجهیزات اصلی و سازندگان سلول ارائه داده است و ادعا می‌کند که «یک نقطه عطف مهم در ذخیره‌سازی انرژی» ایجاد کرده است.
این شرکت از یک ترکیب پرسیان سفید منحصر به فرد به عنوان کاتد استفاده کرده و همچنان از آند گرافیتی بهره می‌برد. شکل باتری 18650 که انتخاب کرده‌اند، رایج‌ترین و طراحی شده‌ترین فرمت سلولی است.
گروپ ۱ ادعا می‌کند که «عمر چرخه‌ای برتر و قابلیت دشارژ عالی» در ولتاژ ۳.۷ ولت دارد. به گفته بیانیه مطبوعاتی، این باتری می‌تواند گزینه‌ای مناسب برای کاربردهای حرکتی باشد و همچنین حمایت از تولید داخلی فناوری باتری‌های حیاتی را فراهم کند.
مزایای پتاسیم نسبت به لیتیوم
استفاده از پتاسیم به عنوان جایگزینی برای لیتیوم در باتری‌ها نه تنها هزینه‌ها را کاهش می‌دهد بلکه مشکلات ناشی از کمبود لیتیوم را نیز حل می‌کند. پتاسیم یکی از فراوان‌ترین فلزات در زمین است و بنابراین دسترسی به آن آسان‌تر است. این ویژگی باعث می‌شود که تولید باتری‌های پتاسیم-یونی نسبت به همتایان لیتیومی خود مقرون به صرفه‌تر باشد.
علاوه بر این، با توجه به اینکه پتاسیم یک فلز قلیایی است، ویژگی‌هایی مانند چگالی انرژی بالا و قابلیت شارژ سریع را نیز ارائه می‌دهد. این مزایا باعث شده‌اند که محققان بر روی توسعه فناوری‌های جدید مبتنی بر پتاسیم تمرکز کنند.
چالش‌ها و فرصت‌ها
با وجود پتانسیل بالای این فناوری، چالش‌هایی نیز وجود دارد. یکی از بزرگ‌ترین موانع برای ورود باتری‌های پتاسیم-یونی به بازار عمومی، عدم پایداری الکترولیت مایع است. الکترولیت‌های مایع موجود قابل اشتعال هستند و عملکرد چرخه‌ای ضعیفی دارند. با این حال، توسعه الکترولیت‌های جامد می‌تواند راه حلی برای این مشکل باشد.
در عین حال، شرکت‌هایی مانند گروپ ۱ در حال تلاش برای غلبه بر این چالش‌ها هستند تا بتوانند محصولات خود را به بازار عرضه کنند. پیشرفت‌هایی که در زمینه تحقیق و توسعه انجام شده‌اند، نشان دهنده امیدواری برای آینده روشن‌تر در صنعت باتری هستند.
سخن پایانی
با توجه به پیشرفت‌هایی که سامسونگ در زمینه باتری‌های حالت جامد انجام داده است، آینده صنعت خودروهای الکتریکی روشن‌تر از همیشه به نظر می‌رسد. اگرچه هزینه بالای تولید ممکن است مانع از دسترسی سریع مصرف‌کنندگان عادی شود، اما با گذشت زمان و افزایش تولید انبوه، انتظار می‌رود قیمت‌ها کاهش یابد و این فناوری در دسترس عموم قرار گیرد.
در نهایت، باید منتظر ماند تا ببینیم چگونه نوآوری‌هایی مانند باتری پتاسیم-یونی و کنسل باتری بر بازار تأثیر خواهند گذاشت و آیا واقعاً می‌توانند وعده‌هایی که درباره آینده حمل و نقل الکتریکی داده شده‌اند را محقق کنند یا خیر.
