什么是鉀離子電池，鉀離子電池的性能特點(diǎn)

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什么是鉀離子電池

鉀離子電池(potassium-ion battery 或 K-ion battery，簡(jiǎn)稱(chēng)PIB)是一種電池類(lèi)型，類(lèi)似于鋰離子電池，使用鉀離子代替鋰離子進(jìn)行電荷轉(zhuǎn)移。與鈉離子一樣，鉀離子也是鋰離子電池的主要化學(xué)替代品。與類(lèi)似的鋰離子電池相比，PIB具有某些優(yōu)勢(shì)：電池設(shè)計(jì)簡(jiǎn)單，材料和制造程序都更便宜。與鋰相比，鉀的主要優(yōu)勢(shì)在于其豐富且成本低。

鉀離子電池的工作原理

PIB的工作原理與LIB系統(tǒng)類(lèi)似，是一個(gè)“搖椅模型”，基于K離子插入陰極和陽(yáng)極材料。PIB的電解液傳導(dǎo)電極化學(xué)反應(yīng)的離子，并使電子通過(guò)外部電路傳輸而產(chǎn)生電流。

PIB電池基于電極上的幾個(gè)可逆電化學(xué)反應(yīng)運(yùn)行。以可逆插層反應(yīng)為例，含鉀層狀金屬氧化物KMO2(其中M為Mn、Co或Ni)陰極和石墨陽(yáng)極的充放電過(guò)程為：在放電過(guò)程中，K+離子首先從KMO2的層狀結(jié)構(gòu)中脫嵌，而層間氧的斥力增加，從而增強(qiáng)了層間距，并進(jìn)一步導(dǎo)致石墨陽(yáng)極從KMO2到K1-xMO2的多級(jí)相變，來(lái)自鉀鹽的K+離子在放電過(guò)程中插層到石墨層中以形成石墨插層化合物(GIC)。最大和最穩(wěn)定的化學(xué)計(jì)量GIC是KC8，在充電過(guò)程中，形成固體電解質(zhì)界面(SEI)，為陽(yáng)極提供保護(hù)，并確保多次循環(huán)后的容量穩(wěn)定。