做为“下一代电池”的潜在合作者，氟离子电池研发日益遭到存眷。日本丰田和本田公司、德国亥姆霍兹-乌尔姆研究所、美国航天局喷气推进尝试室等机构和中国一些高校已启动相关研究。

专家认为，氟离子电池研发目前仍处于“极其初级的阶段”，进入应用还需要霸占许多灾题。但氟离子电池潜力大，将来有可能代替锂离子电池成为支流蓄电池，尤其是室温全固态氟离子电池，一旦手艺成熟很可能全面代替锂离子电池。

四大优势

在“下一代电池”的诸多标的目的中，氟离子电池因近年来获得一系列研究打破而备受存眷。其工做原理类似于目前普遍应用的锂离子电池，即操纵氟离子在正负极之间穿越停止储能。专家认为，比拟于锂离子电池，氟离子电池在能量密度、平安性、原料供给和成本四个方面有显著优势。

逃求更高能量密度是可充放电电池研发的重要目的，因为那意味着更强的蓄电才能。文献材料显示，全固态氟离子电池的理论能量密度可接近每升5000瓦时，是锂离子电池理论极限的8倍。

中国科学手艺大学质料科学与工程系传授马骋日前承受新华社记者采访时介绍，氟离子电池利用氟化铜、氟化钙等化合物做为电极质料，其特定量量的电极活性物量可供给电荷数量是锂离子电池的若干倍，因而能量密度远超越锂离子电池。

在平安性方面，锂枝晶生长是影响锂离子电池平安性的次要原因之一，而氟离子极难被氧化成氟单量，能够制止类似于锂枝晶生长的问题。

在原料方面，氟元素地壳品貌远高于锂元素，目前全球氟的年产量要比锂超出跨越约两个数量级。此外，开采锂矿需要大量水，比拟之下开采氟矿对情况影响要小得多。

在成本方面，日本大金工业公司精细化学部公布材料显示，锂电池中常用的原质料钴价格高贵，而氟离子电池中除了银，其他正负极质料成本较低，理论上氟离子电池每瓦时成本只要锂离子电池的20%至25%。

三条道路

早在20世纪70年代，已有科学家起头研究氟离子电池，但不断未有本色性停顿。2011年，德国科学家率先开发出操纵氟化钡镧做为电解量的全固态氟离子电池，氟离子电池研发才获得更多存眷的目光。

目前，氟离子电池研发的次要手艺道路大致包罗室温液态氟离子电池、高温全固态氟离子电池和室温全固态氟离子电池三种。此中，室温液态氟离子电池利用易燃且含氟的有机溶液做为电解液，有平安和情况隐患；而高温全固态氟离子电池需要在高温下运行，仅可能在储能或其他特定场景应用。

室温全固态氟离子电池被认为是三种手艺道路中最有价值的道路。理论上，室温全固态氟离子电池可用于目前锂离子电池的所有应用场景，一旦手艺成熟很可能全面代替锂离子电池。

日本十分重视氟离子电池研发，近年来获得一系列重要停顿。2018年12月，日本本田研究所、美国航天局喷气推进尝试室、加州理工学院等机构合做在美国《科学》杂志颁发论文说，该团队初次造备出接纳液体电解量、可在室温下可逆充放电的氟离子电池。

2020年，日本京都大学和丰田公司颁布发表试造胜利一种原型全固态氟离子电池。日本媒体其时报导说，在同样尺寸或重量下，氟离子电池可供给比锂离子电池更长的续航时间，电动汽车一次充电续航1000公里将是“伸手能够触及的将来”。

马骋传授课题组处置室温全固态氟离子电池研究。2021年11月，课题组在德国《斯莫尔》杂志上颁发论文颁布发表设想并合成一种新型氟离子固态电解量，在国际上初次实现室温下全固态氟离子电池的不变长轮回，在25摄氏度下持续充放电4581小时后，电池容量未发作显著衰减。在此之前，文献中报导的室温全固态氟离子电池充放电轮回次数不超越20次，被遍及认为是一种难以实现的手艺道路。

前景和挑战

马骋暗示，要使电动汽车一次充电续航1000公里以上，锂离子电池也有可能实现，但若是想要通过电池让大型货车、船舶、飞机等更大功率的交通东西到达令人满意的续航里程，就需要寻找能量密度远高于锂离子电池的储能手艺，而氟离子电池就是那类手艺中一个很有前景的标的目的。

“氟离子电池研发目前还处于极其初级的阶段。研究者仍在试探合适的质料系统，具有适用价值和贸易价值的系统尚未呈现。”马骋强调，氟离子电池的根底研究阶段仍面对诸多挑战，包罗研究者尚未找到具备足够优良轮回性能的正负极质料，以及兼具贸易化价值和优良性能的电解量等。

马骋认为，要想使氟离子电池手艺尽快表现出应用价值，目前仍需增加根底研究投入，处理电极质料、电解量质料等一系列与根底研究有关的难题。

（新华社发）

《光亮日报》（ 2023年01月19日14版）

来源： 光亮网-《光亮日报》