Fortschritte und Herausforderungen bei Kalium-Ionen-Batterien: Eine umfassende Übersicht

Zusammenfassung Die Nachfrage nach Energie im Alltag steigt exponentiell. Allerdings können bestehende Energiespeichertechnologien wie Lithium-Ionen-Batterien nicht allein die zukünftigen Bedürfnisse erfüllen. In diesem Zusammenhang haben Kalium-Ionen-Batterien (KIBs), die K-Ionen in ihrem Energiespeichermechanismus nutzen, aufgrund ihrer einzigartigen Eigenschaften erhebliche Aufmerksamkeit auf sich gezogen und gelten daher als eines der zukünftigen Batteriesysteme von Interesse in der wissenschaftlichen Gemeinschaft. Dennoch ist die Entwicklung und Identifizierung geeigneter Elektrodenmaterialien für praktische Anwendungen von entscheidender Bedeutung. Diese Übersicht behandelt die aktuellen Entwicklungen in Elektroden- und Elektrolytmaterien für KIBs, die gegenwärtigen Herausforderungen, die diese Technologie (im kommerziellen Aspekt) konfrontieren, und zukünftige Aspekte zur Entwicklung voll funktionsfähiger KIBs. Die Kaliumspeichermechanismen, die Evolution der KIBs sowie die Vor- und Nachteile jeder Materialkategorie sind enthalten. Darüber hinaus werden verschiedene Ansätze diskutiert, um die elektrochemischen Leistungen von KIBs zu verbessern. Diese Übersicht ist nicht nur eine Zusammenstellung verschiedener Standpunkte in der Literatur, sondern enthält auch prägnante Perspektiven und Strategien. Darüber hinaus wird das potenzielle Aufkommen einer neuartigen Klasse von K-basierten Dual-Ionen-Batterien erstmals analysiert.