“氟離子電池”能否取代鋰電

參考訊息網11月23日報道 據《日本經濟新聞》10月25日報道，2019年諾貝爾化學獎得主吉野彰等人是日本鋰電池行業的牽頭人，但產業界並未將科研優勢轉化為商業成果。日本國內製造商一開始還曾自滿於較高的市場佔有率，但很快就在中國和韓國企業的價格攻勢面前喪失了優勢。目前，“氟離子電池”在日本成為備受關注的新一代蓄電池，日本企業同樣在研發領域先走一步。

報道稱，作為面向脫碳社會的新一代蓄電池，使用氟元素的“氟離子電池”正在吸引越來越多的關注。其蓄電能力是現有鋰電池的6到7倍，有望實現電池的輕量化和小型化。一次充電可連續行駛1000公里的電動汽車不再是夢想。鑑於氟離子電池可能成為2030年以後的主流蓄電池，豐田汽車等車企也開始加入研發陣營。

氟離子電池透過氟離子在正極和負極之間移動實現充電和放電。與鋰離子電池相比，不僅電極的材料組成可以簡化，而且透過電極處的反應可以更高效地產生電子。據悉氟離子電池的能量密度是鋰離子電池的6到7倍，可以製成更輕、更小的電池。理論上可以不使用稀有金屬，從而更易規避資源斷供風險。

報道說，京都大學是日本氟離子電池研發領域的領軍者。2017年，他們成功開發出一種使用電解液在室溫下執行的氟離子電池。以往的研究主要使用固體電解質，除非溫度達到150℃以上，否則無法提高氟離子的導電性。京都大學的研究人員透過使用溶解了有機氟化物的電解液解決了這個問題。

在起步更早的固體電解質氟離子電池領域，京都大學也表現突出，2020年與豐田合作，成功試製了使用固體電解質的氟離子電池。汽車製造商對氟離子電池的關注度很高，2018年本田公司下屬的本田研究院就與美國國家航空航天局（NASA）聯合公佈了其關於氟離子電池的研究成果。

但是在實際應用方面仍然存在許多挑戰，比如研究人員至今尚未找到電極材料和電解質的最佳組合，充放電次數和電動勢等效能目前還不及鋰電池。透過分析執行機制來提高材料搜尋的效率仍是待解難題。

立命館大學副教授岡崎健一等人組成的研究團隊9月發表了有關氟離子電池的電極與電解質材料的組合如何影響電極反應的研究成果。正極中使用的鉍直接與氟離子反應，改變了電極的體積。另一方面，負極中使用的鉛溶解在電解液中並與氟離子發生反應，導致結晶析出等問題。由於這些差異會影響充放電的重複次數，研究成果可能為今後的材料選擇提供指導。

岡崎的團隊計劃在2025年前試製以銅和鋁等低成本原料作為電極材料的氟離子電池，以此降低資源斷供風險。而使用鉍或鉛作為電極的型別，其電動勢僅停留在0。3伏的水平，團隊將透過調整電極材料將其電動勢提高到2伏以上。岡崎副教授說：“我們希望為建設脫碳社會提供鋰電池以外的選擇。”

就如豐田等車企紛紛進入研發領域所代表的，氟離子電池已經成為面向電動汽車的新一代蓄電池的有力候選者。按照岡崎副教授的說法，在鈉離子和鎂離子電池等諸多候選者中，氟離子電池更有希望在容量和解決資源困境兩方面超越鋰電池。

為了避免重蹈鋰電池行業的覆轍，需要將技術優勢轉變為擁有高水平競爭力的產品和生產體系，而這離不開來自產業界和國家的支援。

【來源：參考訊息】

宣告：轉載此文是出於傳遞更多資訊之目的。若有來源標註錯誤或侵犯了您的合法權益，請作者持權屬證明與本網聯絡，我們將及時更正、刪除，謝謝。 郵箱地址：newmedia@xxcb。cn