Les batteries au lithium rechargeables jouent un rôle essentiel pour satisfaire les demandes croissantes d'énergie portable dans le monde. Ces batteries à faible coût, compact et léger sont les principaux choix pour la plupart des appareils électroniques portables, électriques / Véhicules hybrides, installations solaires, etc. Cependant, la disponibilité de lithium et de cobalt est limitée sur la croûte terrestre et se fondant entièrement sur ces métaux être un problème pour répondre aux futures demandes énergétiques.
C'est pourquoi une équipe de scientifiques de l'Université des sciences de Tokyo dirigée par un professeur Shinichi Komaba travaille à la recherche d'un élément alternatif à la place du lithium pour les batteries lithium-ion (LIB). Avec le sodium et le potassium dans le même groupe de métaux alcalins dans le tableau périodique, leur nature chimique est similaire à celle du lithium et peut agir comme un remplacement viable du lithium. Mais, contrairement au lithium, ces éléments sont largement abondants sur Terre, et leur utilisation pour développer des batteries rechargeables haute performance serait une percée vers la création d'un environnement plus durable. Ces batteries au potassium-ion (KIB)font lentement l'objet de recherches approfondies depuis 2015. L'utilisation du potassium dans les batteries est prometteuse car elles présentent des performances comparables (voire meilleures) aux LIB. De plus, les matériaux nécessaires à la construction des KIB sont tous non toxiques et beaucoup plus abondants et moins chers que ceux requis pour les LIB.
Dans un effort remarquable pour faciliter la poursuite des recherches sur les KIB, le groupe de recherche dirigé par le professeur Komaba a analysé le fonctionnement des KIB en détail dans une revue complète publiée dans Chemical Reviews . Le document englobe tout ce qui concerne le développement des KIB, des matériaux de cathode, des matériaux d'anode, divers électrolytes et KIB entièrement solides, au dopage d'électrode et aux additifs d'électrolyte. De plus, la revue compare les différents matériaux utilisés dans les batteries au lithium, au sodium et au potassium.
Cependant, la recherche sur certains aspects des KIB, tels que leur sécurité, a été limitée et il convient de se concentrer sur l'obtention de plus d'informations sur ce qui se passe physiquement et chimiquement entre les différents composants et éléments. En dehors de cela, le groupe de recherche de M. Komba s'est également concentré sur les supercondensateurs et les biopiles, ainsi que sur les batteries LIB et sodium-ion, qui pourraient tous trouver des fonctions très importantes dans une société plus durable à l'avenir.