Nosso estilo de vida moderno seria imensamente diferente sem baterias recarregáveis. Devido ao seu baixo custo, tecnologia reciclável, essas baterias são usadas na maioria dos dispositivos eletrônicos portáteis, veículos elétricos e híbridos, e sistemas de geração de energia renovável. Eles oferecem uma solução elegante para as crescentes demandas de energia do mundo. Além disso, baterias recarregáveis ​​são uma ferramenta essencial em sistemas que captam energia renovável, como o vento e a luz do sol, porque essas fontes podem flutuar muito com o clima. As baterias recarregáveis ​​armazenam a eletricidade gerada e a despacham sob demanda. Assim, pesquisadores em todo o mundo têm se concentrado em melhorar as baterias recarregáveis ​​como um passo em direção aos recursos de energia sustentável.

Desde a comercialização, As baterias de íon-lítio (LIBs) têm sido as baterias recarregáveis ​​mais utilizadas devido ao seu excelente desempenho. Contudo, com o aumento subsequente em sua demanda, juntamente com a disponibilidade limitada de lítio e cobalto (outro elemento necessário para LIBs), o uso de LIBs pode em breve se tornar um grande problema. Então, uma equipe de cientistas da Universidade de Ciência de Tóquio, liderado pelo Prof Shinichi Komaba, decidiram trilhar o caminho menos percorrido:eles se concentraram em substituir o elemento exaurível lítio por alternativas melhores, como sódio e potássio. O sódio e o potássio estão no mesmo grupo de metal alcalino na tabela periódica dos elementos, e suas naturezas químicas são, Portanto, bastante similar. Mas, ao contrário do lítio, esses elementos são amplamente abundantes na Terra, e usá-los para desenvolver baterias recarregáveis ​​de alto desempenho seria um avanço em direção a uma sociedade mais sustentável.

Em 2014, Prof Komaba, junto com o Prof M. Stanley Whittingham, que ganhou o Prêmio Nobel de Química em 2019, analisou o estado atual de desenvolvimento das baterias de íon sódio e publicou suas avaliações como uma revisão. Este se tornou um estudo altamente citado, com mais de 2, 000 citações apenas nos últimos 5 anos. O professor Komaba e sua equipe exploraram outra alternativa plausível aos LIBs, baterias de íons de potássio (KIBs), que lentamente se tornaram o foco de uma extensa pesquisa desde 2015, após certos estudos pioneiros (por exemplo, um estudo publicado em Materiais da Natureza em 2012), algumas das quais foram realizadas pelo grupo de Komaba. O uso de potássio em baterias é promissor porque apresentam desempenho comparável (ou até melhor) ao LIBs. O que mais, os materiais necessários para construir KIBs não são tóxicos e são muito mais abundantes do que os necessários para os LIBs. Prof Komaba afirma, "Ao estudar novos materiais para aplicações em lítio-, sódio-, baterias de íon de potássio, queríamos desenvolver uma tecnologia com eficiência energética e amiga do ambiente. "

Em um esforço notável para facilitar pesquisas futuras sobre KIBs, o grupo de pesquisa liderado pelo Prof Komaba analisou o funcionamento dos KIBs em grande detalhe em uma revisão abrangente publicada em Avaliações Químicas . Seu trabalho abrange tudo relacionado ao desenvolvimento de KIBs, de materiais de cátodo e ânodo, vários eletrólitos e KIBs totalmente sólidos, para dopagem de eletrodo e aditivos de eletrólito. Além disso, a revisão compara os diferentes materiais usados ​​no lítio-, sódio-, e baterias de íon de potássio. Sendo o único estudo que analisa de forma abrangente vários aspectos das baterias recarregáveis, pode ser muito útil para conduzir pesquisadores atuais e futuros na direção certa. Ter volumes abrangentes de pesquisas anteriores sobre KIBs e todos os insights adquiridos condensados ​​em um único artigo é de imenso valor para qualquer pessoa interessada em mergulhar neste tópico de pesquisa.

O desenvolvimento contínuo de KIBs esperançosamente trará um aumento no uso desta alternativa cobiçada para LIBs. "Como evidenciado por pesquisas recentes e intensas, Os KIBs são reconhecidos como candidatos promissores à bateria de próxima geração devido às suas características únicas, como custo-benefício, alta voltagem, e operação de alta potência. Outras melhorias no desempenho dos KIBs abririam o caminho para sua aplicação prática, "explica o Prof Komaba.

Contudo, pesquisa sobre certos aspectos dos KIBs, como sua segurança, foi limitado, e o foco deve ser colocado na obtenção de mais informações sobre o que está acontecendo física e quimicamente entre os diferentes componentes e elementos. O professor Komaba está esperançoso a este respeito e conclui dizendo:"Pesquisa sobre KIBs, incluindo materiais de eletrodo, eletrólitos não aquosos / sólidos, e os aditivos irão fornecer novos insights sobre as reações do eletrodo e iônicos sólidos, abrindo novas estratégias que permitiriam a criação de baterias de próxima geração. "Seu grupo de pesquisa também se concentrou em supercapacitores e células de biocombustível, juntamente com LIBs e baterias de íon de sódio, que poderiam encontrar funções muito importantes em uma sociedade mais sustentável no futuro.