鉀離子電池（KIB），指使用鉀離子（K+）作為電荷載體的電化學(xué)儲(chǔ)能裝置。鉀離子電池的工作原理與鋰離子電池相似，具備生產(chǎn)成本低、原材料易得、綠色環(huán)保、安全可靠性高等優(yōu)勢，未來有望在儲(chǔ)能系統(tǒng)以及電動(dòng)汽車領(lǐng)域獲得廣泛應(yīng)用。
鉀離子電池通常由正極材料、負(fù)極材料、隔膜以及電解質(zhì)構(gòu)成。普魯士藍(lán)及其類似物、層狀金屬氧化物以及聚陰離子型化合物等材料具備良好儲(chǔ)鉀性能，可用作鉀離子電池正極材料。軟碳材料、硬碳材料、石墨以及石墨烯等碳基納米材料具備無毒、生產(chǎn)成本低等優(yōu)勢，可用作鉀離子電池負(fù)極材料。
鉀離子電池為鋰離子電池替代產(chǎn)品，未來有望在儲(chǔ)能系統(tǒng)以及電動(dòng)汽車領(lǐng)域獲得應(yīng)用。在儲(chǔ)能系統(tǒng)領(lǐng)域，鉀離子電池能夠平衡電網(wǎng)功率波動(dòng)，適用于電網(wǎng)儲(chǔ)能系統(tǒng)；在電動(dòng)汽車領(lǐng)域，鉀離子電池可用于電動(dòng)汽車輔助儲(chǔ)能系統(tǒng)中。近年來，受益于國家政策支持以及經(jīng)濟(jì)發(fā)展速度加快，我國儲(chǔ)能系統(tǒng)以及電動(dòng)汽車市場前景持續(xù)向好，這將為鉀離子電池行業(yè)發(fā)展帶來機(jī)遇。
目前，我國已布局鉀離子電池行業(yè)研發(fā)及應(yīng)用賽道的企業(yè)及科研機(jī)構(gòu)包括安徽國芯新材料股份有限公司、廣州鵬輝能源科技股份有限公司、武漢理工大學(xué)、哈爾濱工業(yè)大學(xué)、中國科學(xué)技術(shù)大學(xué)、溫州大學(xué)、電子科技大學(xué)等。2024年7月，國芯新材成功推出全球首款商用鉀離子電池“鉀能壹號(hào)”，該產(chǎn)品可為兩輪電動(dòng)車提供動(dòng)力。
雖然鉀離子電池潛在應(yīng)用價(jià)值巨大，但行業(yè)發(fā)展仍面臨諸多挑戰(zhàn)。一方面，與鋰離子電池相比，鉀離子電池能量密度較低、循環(huán)穩(wěn)定性較差，無法滿足大規(guī)模儲(chǔ)能領(lǐng)域應(yīng)用需求；另一方面，現(xiàn)有電池正極材料及負(fù)極材料無法開發(fā)出高效鉀離子電池，導(dǎo)致其行業(yè)發(fā)展受阻。未來本土企業(yè)及相關(guān)科研機(jī)構(gòu)亟需加大研發(fā)投入力度，以提升鉀離子電池質(zhì)量。
作為鋰離子電池代替產(chǎn)品，鉀離子電池應(yīng)用前景廣闊，未來隨著儲(chǔ)能系統(tǒng)以及電動(dòng)汽車行業(yè)景氣度提升，其市場空間將進(jìn)一步擴(kuò)展。近年來，伴隨本土企業(yè)持續(xù)發(fā)力，我國鉀離子電池商用化進(jìn)程有所加快。未來隨著研發(fā)投入力度加大以及技術(shù)進(jìn)步，我國高效鉀離子電池市場占比有望提升。