鈉和鉀的混合物在室溫下變成液體，但鋰和鈉鉀都不能形成合金。如果使用鈉鉀合金做負(fù)極，其在室溫下為液態(tài)，而液體負(fù)極就完全沒有枝晶形成的問題，充電過程中沉積的金屬都會(huì)變?yōu)橐簯B(tài)。而且鈉鉀合金與有機(jī)電解液的不混溶性又使得該液態(tài)金屬負(fù)極并不需要固態(tài)電解質(zhì)，從而使以合金為負(fù)極的電池可以在室溫下運(yùn)行。但由于鈉鉀電位的“相對差異”(鉀電位更負(fù)，相對更容易失去電子)，鈉鉀合金中具有活性的是金屬鉀[3]，鈉金屬并不參與電池的反應(yīng)，但鈉起到了把鉀金屬液態(tài)化的作用，鈉鉀合金作為鉀負(fù)極具有579 mAh/g 比容量。這又給了鉀離子電池一個(gè)機(jī)會(huì)。

在鈉離子電池中，普魯士藍(lán)Na2MnFe(CN)6是目前性能最好的正極材料之一，其理論容量為170mAh/g，放電平臺(tái)為3.4 V，并具有很好的充放電倍率性能。當(dāng)此正極和液態(tài)K-Na合金負(fù)極匹配進(jìn)行電池研究時(shí)，卻發(fā)現(xiàn)Na2MnFe(CN)6會(huì)逐漸變?yōu)镵2MnFe(CN)6，并帶來電位的上升，這也就意味著K2MnFe(CN)6可以作為一個(gè)鉀正極使用，與K-Na合金或石墨組合成鉀離子電池。與Na2MnFe(CN)6鈉正極相比，其理論容量下降為156mAh/g，但其放電平臺(tái)上升為3.8V左右。因此，K2MnFe(CN)6(593Wh/kg)反而比Na2MnFe(CN)6(578Wh/kg)具有稍高的能量密度[4]。而這個(gè)鉀正極的能量密度甚至可以與一些主流的鋰離子電池正極不相上下，比如LiCoO2 (4V，140mAh/g), LiFePO4 (3.4V，170mAh/g)。

關(guān)于鉀離子負(fù)極和正極的發(fā)現(xiàn)很多都是在研究鈉離子電池時(shí)的偶然獲得。由于先天的不足，鉀離子電池的研究一直被忽視。但實(shí)際在電池材料以及全電池中，堿金屬離子所占質(zhì)量和體積比重只有4-10%(比如LiFePO4正極材料分子量為157.76，鋰原子量為6.94，只占4.4%)，鉀離子的劣勢完全有可能借助于“宿主”材料、較高的電位平臺(tái)以及全電池完全不同的設(shè)計(jì)特性得以彌補(bǔ)。

過去兩年，對于鉀離子電池的研究有了迅速的增長，其在未來的應(yīng)用前景值得關(guān)注，尤其可能應(yīng)用于對電池質(zhì)量和體積不甚敏感但對成本要求更高的大型儲(chǔ)能領(lǐng)域。我們也希望社會(huì)各界可以更多的關(guān)注鉀離子電池這一具有研究價(jià)值和應(yīng)用潛力的重要方向，為電池行業(yè)的發(fā)展提供助力。

相關(guān)概念股

東方鐵塔(002545):公司2015年12月16日晚間公告，擬向交易對方以7.68元/股發(fā)行4.53億股，并支付現(xiàn)金5.18億元，共計(jì)作價(jià)40億元，收購匯元達(dá)100%的股權(quán)。匯元達(dá)主要資產(chǎn)為間接持有的老撾開元礦業(yè)有限公司100%股權(quán)，后者的主營業(yè)務(wù)為氯化鉀開采、生產(chǎn)和銷售。

鹽湖股份(000792):公司所在的察爾汗鹽湖總面積為5856平方公里，是一個(gè)以鉀鹽為主，伴生有鎂、鈉、鋰、硼、碘等多種礦產(chǎn)的大型內(nèi)陸綜合性鹽湖，整個(gè)鹽湖開采價(jià)值超過12萬億。

西藏城投(600773):2011年8月份，公司與北方集團(tuán)合計(jì)支付補(bǔ)償對價(jià)1億元，取得結(jié)則茶卡鹽湖61%權(quán)益，公司支付6721萬元。其采礦權(quán)評(píng)估價(jià)值為16931.51萬元，主要礦物成分為硼，鋰，鈉和鉀，探明內(nèi)蘊(yùn)資源量分別為161.40萬噸，230.69萬噸，979.94萬噸，采礦許可證上載明的生產(chǎn)規(guī)模為1萬噸/年。