تلعب بطاريات الليثيوم القابلة لإعادة الشحن دورًا حيويًا في تلبية متطلبات الطاقة المحمولة المتزايدة في العالم. هذه البطاريات منخفضة التكلفة والمدمجة وخفيفة الوزن هي الخيارات الأساسية لمعظم الأجهزة الإلكترونية المحمولة ، والمركبات الكهربائية / الهجينة ، ومحطات الطاقة الشمسية ، وما إلى ذلك ، ومع ذلك ، فإن توافر الليثيوم والكوبالت محدود على قشرة الأرض والاعتماد الكامل على هذه المعادن سوف تكون مشكلة لتلبية متطلبات الطاقة في المستقبل.
هذا هو السبب في أن فريقًا من العلماء في جامعة طوكيو للعلوم بقيادة البروفيسور شينيتشي كومابا يعمل على إيجاد عنصر بديل بدلاً من الليثيوم لبطاريات الليثيوم أيون (LIB). مع وجود الصوديوم والبوتاسيوم في نفس المجموعة الفلزية القلوية في الجدول الدوري ، فإن طبيعتها الكيميائية تشبه الليثيوم ويمكن أن تعمل كبديل حيوي للليثيوم. ولكن، على عكس الليثيوم، وهذه العناصر هي وفيرة على نطاق واسع على الأرض، والاستفادة منها في تطوير البطاريات القابلة لإعادة الشحن عالية الأداء سيكون انطلاقة نحو خلق المزيد المستدامة البيئة. هذه البطاريات البوتاسيوم أيون (KIBs)أصبحت ببطء محور بحث مكثف منذ عام 2015. يعد استخدام البوتاسيوم في البطاريات واعدًا لأنها تظهر أداءً مشابهًا (أو حتى أفضل) من LIBs. علاوة على ذلك ، فإن المواد اللازمة لبناء KIBs كلها غير سامة وأكثر وفرة وأرخص بكثير من تلك المطلوبة لـ LIBs.
في جهد رائع لتسهيل إجراء مزيد من الأبحاث حول KIBs ، قامت مجموعة البحث بقيادة البروفيسور كومابا بتحليل أعمال KIB بتفصيل كبير في مراجعة شاملة نُشرت في مراجعات المواد الكيميائية . تشمل الورقة كل ما يتعلق بتطوير KIB ، من مواد الكاثود ، ومواد الأنود ، والإلكتروليتات المختلفة ، و KIBs الصلبة بالكامل ، إلى منشطات الإلكترودات والإضافات الإلكتروليتية. علاوة على ذلك ، تقارن المراجعة المواد المختلفة المستخدمة في بطاريات أيونات الليثيوم والصوديوم والبوتاسيوم.
ومع ذلك ، فإن البحث في جوانب معينة من KIB ، مثل سلامتها ، كان محدودًا ويجب التركيز على الحصول على مزيد من الأفكار حول ما يحدث جسديًا وكيميائيًا بين المكونات والعناصر المختلفة. بصرف النظر عن هذا ، ركزت مجموعة أبحاث السيد كومبا أيضًا على المكثفات الفائقة وخلايا الوقود الحيوي جنبًا إلى جنب مع كل من LIBs وبطاريات أيون الصوديوم ، والتي يمكن أن تجد جميعها وظائف مهمة جدًا في مجتمع أكثر استدامة في المستقبل.