鋰離子電池已廣泛應(yīng)用于便攜式電子設(shè)備、儲能設(shè)備等領(lǐng)域。但隨著鋰離子電池逐漸應(yīng)用于智能手機、電動汽車等領(lǐng)域，鋰的需求量逐年快速增長，而鋰的全球儲量有十分有限且分布不均，造成原材料價格上漲迅猛，嚴(yán)重制約了我國低成本、高性能儲能器件領(lǐng)域的快速發(fā)展。

鉀元素由于具有和鋰相似的物理化學(xué)性質(zhì)，且其儲量豐富，成本低廉，且與鈉相比具有更低的氧化還原電位，使得基于鉀離子的二次電池體系受到廣泛關(guān)注。此外，近年來，雙碳電池由于其正負(fù)極都采用環(huán)保廉價的石墨材料，具有成本低廉、工作電壓高等優(yōu)勢，受到業(yè)界廣泛關(guān)注。

結(jié)合鉀離子電池與雙碳電池各自的優(yōu)點，唐永炳及其團隊成員季必發(fā)、張帆等人成功研發(fā)出一種新型高性能、低成本、環(huán)保友好的雙碳鉀離子電池。該電池采用中間相碳微球為負(fù)極，膨脹石墨作為正極；電解液采用廉價易得的六氟磷酸鉀作為鉀鹽電解質(zhì)溶于有機溶劑中。

其反應(yīng)機理為：充電時，電解液中的鉀離子運動到中間相碳微球負(fù)極表面，并嵌入至石墨層中，同時六氟磷酸根陰離子插層到正極石墨中；放電時，鉀離子從負(fù)極石墨層中脫出，同時正極石墨中的六氟磷酸根脫嵌回到電解液中。

研究表明，該新型廉價雙碳鉀離子電池的放電中值電壓高達(dá)4.5V，單個紐扣電池就能同時點亮兩顆LED燈，并且電池充放電循環(huán)100圈后，容量幾乎沒有衰減，使得其可以滿足高電壓器件的要求。

相對于現(xiàn)有傳統(tǒng)鋰離子電池技術(shù)，該新型電池將大幅降低生產(chǎn)成本，還具有環(huán)保友好、安全性高、能量密度相對較高等優(yōu)點，因此在大規(guī)?？稍偕鍧嵞茉磧Υ?、通訊備用電源等領(lǐng)域具有廣泛的應(yīng)用前景。

    圖(a)電池結(jié)構(gòu)及反應(yīng)機理示意圖，(b)電池的充放電曲線，(c)單個紐扣電池點亮兩顆LED燈的宏觀照片，(d)放電中值電壓穩(wěn)定曲線。