Nya rön vid Oregon State University kullkastar en vetenskaplig dogm som funnits under årtionden genom att visa att kalium kan fungera tillsammans med grafit i ett kaliumjonbatteri. Enligt forskarna kan upptäckten innebära en utmaning och ett hållbart alternativ till litiumjonbatterier.

Grafen visar den elektriska kapaciteten hos ett nyutvecklat kaliumjonbatteri.
Illustration: Oregon State University

Senast som möjligheten med kaliumjonbatterier undersöktes var när skotten föll i Ådalen, den stora depressionen var i full gång och kidnappningen av Charles Lindberghs barn var den stora nyheten för året – 1932.

– Under årtionden har människor antagit att kalium inte kan fungera tillsammans med grafit eller andra bulkkolanoder i ett batteri. Detta antagande är felaktigt. Det är verkligen chockerande att ingen någon gång rapporterat i frågan under 83 år, säger Xiulei (David) Ji, huvudförfattare till studien och biträdande professor i kemi vid College of Science vid Oregon State University.

Forskarna hävdar att resultaten är av stor betydelse eftersom de öppnar upp för några nya alternativ till batterier som kan arbeta med väletablerad och billig grafit som anodmaterial. Litium kan göra det som laddningsbärare vars joner vandrar in i grafit och skapa en elektrisk ström men bortsett från dess förmåga att fungera bra tillsammans med en kolanod är metallen litium ganska ovanlig och finns endast i motsvarande 0,0017 viktprocent av jordskorpan. Därför är lithium förhållandevis dyrt och är dessutom svårt att återvinna. Forskare har dock ännu inte kunnat kopiera dess prestanda med mindre kostsamma och mer lättillgängliga ämnen såsom natrium, magnesium eller kalium.

– De kostnadsrelaterade problemen med litium räcker för att du inte riktigt kommer att vinna så mycket med skalfördelarna. Kostnaderna går ner för de flesta produkter som du använder mer av men när det gäller litium kan det omvända vara en sanning inom en snar framtid. Så vi måste hitta alternativ.

Ett alternativ kan enligt Ji vara kalium som är 880 gånger mer förekommande i jordskorpan än litium och de nya rönen visar att det kan fungera effektivt med grafit eller mjukt kol i anoden hos ett elektrokemiskt batteri.

– Just nu har batterier baserade på denna strategi inte de prestanda som motsvarar litiumjonbatterier men förbättringar i tekniken bör kunna minska klyftan.

– Med säkerhet kan man säga att energitätheten i ett kaliumjonbatterier aldrig kan överstiga den hos litiumjonbatterier. Men de kan få en lång livscykel, hög effekttäthet, mycket lägre kostnad och vara redo att ta fördel av de befintliga tillverkningsprocesserna för kolanodmaterial.

Filed under: Utländsk Teknik