باتری‌های یون پتاسیم – آینده‌ای نوین در ذخیره‌سازی انرژی

باتری‌های یون پتاسیم، از نظر مفهومی مشابه باتری‌های یون لیتیوم هستند، با این تفاوت که از یون‌های پتاسیم به‌جای لیتیوم استفاده می‌کنند. این فناوری در سال 2024 توسط رئیس انجمن نانوی آمریکا طراحی شد، اما به سرعت از صفحات خبری ناپدید شد و به فراموشی سپرده شد. با این حال، اخیراً نسخه‌ای تجاری از این باتری‌ها به بازار عرضه شده است که می‌تواند تحولی در صنعت ذخیره‌سازی انرژی ایجاد کند.

نحوه عملکرد باتری‌های یون پتاسیم

باتری‌های یون پتاسیم نمونه اولیه‌ای با آند پتاسیمی دارند و از یک ترکیب آبی پروس بسیار پایدار به‌عنوان کاتد استفاده می‌کنند. این باتری آزمایشی توانسته است بیش از 500 بار شارژ و دشارژ موفقیت‌آمیز داشته باشد. اما با ظهور باتری‌های لیتیوم-یونی و تسخیر بازار توسط آن‌ها، ایده باتری‌های یون پتاسیم به فراموشی سپرده شد.

با وجود این، دانشمندان در آزمایشگاه‌ها به بررسی و بهبود این فناوری ادامه دادند. یکی از چالش‌های اصلی در این زمینه، ناپایداری الکترولیت مایع یونی است که مانع تجاری‌سازی باتری‌های پتاسیم-یونی شده است. الکترولیت‌های مایع موجود معمولاً قابل اشتعال هستند و عملکرد چرخه‌ای ضعیفی دارند. اما تحقیقات نشان می‌دهد که استفاده از الکترولیت‌های پلیمری جامد در باتری‌های حالت جامد می‌تواند انعطاف‌پذیری و ایمنی را افزایش دهد.

مزایای باتری‌های یون پتاسیم

یکی از مزایای اصلی باتری‌های یون پتاسیم، استفاده از فلزاتی است که در مقایسه با لیتیوم فراوان‌تر و ارزان‌تر هستند. این ویژگی می‌تواند به کاهش هزینه‌ها و افزایش دسترسی به این نوع باتری‌ها کمک کند. همچنین، باتری‌های یون پتاسیم ممکن است دارای سرعت شارژ بالاتری باشند که این ویژگی به‌ویژه در کاربردهای مربوط به باتری‌ یو پی اس و باتری 12 ولت یو پی اس اهمیت دارد.

رونمایی از نخستین نسخه تجاری

شرکت گروه 1 مستقر در آستین، تگزاس، در تاریخ 1 اوت 2024 از اولین باتری تجاری یون پتاسیم خود رونمایی کرد. ابعاد این باتری‌ها بزرگتر از باتری‌های قلمی است و دارای قطر 18 میلی‌متر و طول 65 میلی‌متر هستند. گروه 1 ادعا می‌کند که این محصول دارای مزایای زیر است:

• راهکاری پایدار، کارآمد و اقتصادی که با نسخه‌های لیتیوم-یونی سازگار است.
• عدم نیاز به مواد معدنی کمیاب و حیاتی مانند نیکل، کبالت، مس و لیتیوم.

این شرکت نمونه‌هایی را برای تولیدکنندگان اصلی تجهیزات و سلول‌های رده‌یک ارائه کرده و این را یک دستاورد مهم در ذخیره‌سازی انرژی می‌داند. همچنین، این شرکت از یک شیوه منحصربه‌فرد استفاده کرده است که شامل ترکیب سفید پروس به‌عنوان کاتد و آند گرافیتی است. این نوع باتری، که به نام باتری 18650 شناخته می‌شود، یکی از رایج‌ترین و پرکاربردترین نوع باتری‌ها در بازار است.

آینده باتری‌های یون پتاسیم

گروه 1 ادعا می‌کند که باتری‌های یون پتاسیم در ولتاژ 3.7 ولت، طول عمر چرخه‌ای برتر و قابلیت تخلیه عالی دارند. این ویژگی‌ها می‌تواند این باتری‌ها را به گزینه‌ای مناسب برای کاربردهای مربوط به تحرک تبدیل کند و از تولید داخلی فناوری‌های حیاتی باتری نیز حمایت کند.

با توجه به پیشرفت‌های اخیر در فناوری باتری‌های یون پتاسیم، به نظر می‌رسد که این نوع باتری‌ها می‌توانند به‌عنوان یک گزینه جذاب در کنار باتری‌های یو پی اس و باتری یو پی اس 12 ولت مطرح شوند. این تحولات می‌تواند به تغییرات عمده‌ای در صنعت ذخیره‌سازی انرژی منجر شود و به ما کمک کند تا به سمت آینده‌ای پایدارتر و کارآمدتر حرکت کنیم.

در نهایت، باتری‌های یون پتاسیم نه‌تنها به‌عنوان یک جایگزین برای باتری‌ لیتیوم-یونی مطرح می‌شوند، بلکه می‌توانند به‌عنوان یک راهکار نوین برای چالش‌های موجود در زمینه ذخیره‌سازی انرژی و تأمین انرژی پایدار در آینده عمل کنند.

جدول مقایسه باتری‌های یون-پتاسیم با باتری‌های لیتیوم-یونی