Группа исследователей из университета штата Огайо (Ohio State) ранее показала, что изобретённые в 2013 году калий-кислородные элементы питания могут превзойти по эффективности литий-кислородные батареи и способны накапливать вдвое больше энергии, чем литий-ионные.

Однако в дальнейшем разработчики столкнулись с проблемой быстрой деградацией калий-кислородных батарей — их хватало в лучшем случае на 10 циклов перезарядки, чего совершенно недостаточно для применения на практике. Причиной порчи батарей оказалось проникновение кислорода в материал анода.

В статье, которая вышла в журнале Batteries and Supercaps, инженеры из Ohio State рассказали о найденном ими решении данной проблемы, позволяющем пропускать кислород внутрь батареи (он необходим для её функционирования), но предотвращающем его попадание в электрод.

Предложенная конструкция напоминает человеческие лёгкие. Кислород поступает в батарею сквозь слой углеволокна, затем — сквозь второй, менее пористый слой, и останавливается третьим, сплошным слоем, состоящим из электропроводящего полимера. Этот последний слой обеспечивает прохождение сквозь катод ионов калия, но не даёт молекулярному кислороду попадать в анод.

В испытаниях модернизированные вышеописанным способом батареи удалось перезаряжать не менее 125 раз, то есть, их можно было эксплуатировать в 12 раз дольше, чем известные до этого калий-кислородные устройства с недорогими электролитами.

Исследователи оценивают удельную стоимость калий-кислородных батарей на уровне материалов в $44 на киловатт-час. Литий-ионные батареи, используемые в электромобилях стоят гораздо дороже — порядка $100 на киловатт-час.

Кроме того, калий-кислородная технология выгодна тем, что позволяет устранить зависимость аккумуляторной индустрии от лития и кобальта — материалов, природные запасы которых крайне ограничены.