Opportunità e sfide del PIB. (A) Confronto di LIB, SIB, e PIB in termini di densità di energia. (B) Abbondanza di litio, sodio, e potassio metallico nella crosta terrestre (% in peso). (C) Raggio di Stokes di Li+, Na+, e K+ nel PC. (D) Numero di pubblicazioni sui PIB secondo Google Scholar (a gennaio 2019). (E) Sintesi delle sfide e delle loro relazioni per il PIB. Credito: Progressi scientifici (2019). DOI:10.1126/sciadv.aav7412
Un trio di ricercatori dell'Università di Wollongong, in Australia, ha pubblicato una descrizione dello stato attuale della tecnologia delle batterie agli ioni di potassio. Nel loro articolo Review pubblicato sulla rivista Progressi scientifici , Wenchao Zhang, Yajie Liu, e Zaiping Guo evidenziano gli attuali ostacoli che impediscono l'uso diffuso della tecnologia delle batterie e le possibili soluzioni alternative.
Le batterie agli ioni di litio si sono rivelate molto utili, soprattutto negli ultimi tempi poiché vengono utilizzati per alimentare una vasta gamma di dispositivi, dagli smartphone alle auto elettriche. Ma il litio è piuttosto raro, il che significa che i costi aumenteranno man mano che le forniture si restringono. Per tale motivo, gli scienziati hanno cercato un'alternativa. Un'alternativa che ha ricevuto molta attenzione negli ultimi tempi è lo ione potassio:è abbondante ed economico. Ma ha anche cinque blocchi stradali principali, notano i ricercatori.
Il primo ostacolo è la bassa diffusione, il che significa che gli ioni di potassio si muovono lentamente attraverso un elettrodo solido. I ricercatori suggeriscono che i progressi nei nanomateriali e nelle nanostrutture possono portare a modi per risolvere questo problema.
Il secondo ostacolo ha a che fare con i cambiamenti di volume che il potassio subisce quando prima accetta una carica e poi quando la rilascia. Cicli ripetuti portano alla rottura del materiale, che si traduce nello sviluppo di aree morte e, infine, guasto della batteria. Le possibili soluzioni alternative includono l'utilizzo di cluster di nanoparticelle.
Il terzo problema riguarda le reazioni collaterali che si verificano che possono portare al degrado. I ricercatori si aspettano che presto verranno trovati additivi per prevenirli.
Il quarto problema è la crescita dei dendriti che possono portare a cortocircuiti. Ancora, i ricercatori suggeriscono che l'introduzione dei giusti solventi dovrebbe essere in grado di prevenirne il verificarsi.
E infine, il quinto problema è la scarsa dissipazione del calore, che può provocare batterie molto calde o addirittura fughe termiche. I ricercatori suggeriscono che lo studio dei materiali degli elettrodi, la configurazione delle celle e gli elettroliti dovrebbero ad un certo punto portare a un modo per risolvere il problema.
I ricercatori concludono suggerendo che i problemi inerenti all'utilizzo del potassio nelle batterie non sembrano essere insormontabili, ma riconosci che potrebbero volerci fino a 20 anni per capirli tutti.
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