氟離子電池將成下一代電池？

作為“下一代電池”的潛在競爭者，氟離子電池研發日益受到關注。日本豐田和本田公司、德國亥姆霍茲 · 烏爾姆研究所、美國航天局噴氣推進實驗室等機構和中國一些高校已啟動相關研究。

專家認為，氟離子電池研發目前仍處於“極其初級的階段”，進入應用還需要攻克許多難題。但氟離子電池潛力大，未來有可能取代鋰離子電池成為主流蓄電池，尤其是室溫全固態氟離子電池，一旦技術成熟很可能全面取代鋰離子電池。

在“下一代電池”的諸多方向中，氟離子電池因近年來取得一系列研究突破而備受關注。其工作原理類似於目前廣泛應用的鋰離子電池，即利用氟離子在正負極之間穿梭進行儲能。專家認為，相比於鋰離子電池，氟離子電池在能量密度、安全性、原料供應和成本四個方面有顯著優勢。

追求更高能量密度是可充放電電池研發的重要目標，因為這意味着更強的蓄電能力。文獻資料顯示，全固態氟離子電池的理論能量密度可接近每升五千瓦時，是鋰離子電池理論極限的八倍。

中國相關專家指出，氟離子電池使用氟化銅、氟化鈣等化合物作為電極材料，其特定質量的電極活性物質可提供電荷數量是鋰離子電池的若干倍，因此能量密度遠超過鋰離子電池。

安全性方面，鋰枝晶生長是影響鋰離子電池安全性的主要原因之一，而氟離子極難被氧化成氟單質，可以避免類似於鋰枝晶生長的問題。

在原料方面，氟元素地殼豐度遠高於鋰元素，目前全球氟的年產量要比鋰高出約兩個數量級。

此外，開採鋰礦需要大量水，相比之下開採氟礦對環境影響要小得多。

在成本方面，日本大金工業公司精細化學部公佈資料顯示，鋰電池中常用的原材料鈷價格昂貴，而氟離子電池中除了銀，其他正負極材料成本較低，理論上氟離子電池每瓦時成本只有鋰離子電池的百分之二十至百分之廿五。

早在二十世紀七十年代，已有科學家開始研究氟離子電池，但一直未有實質性進展。二○一一年，德國科學家率先開發出利用氟化鋇鑭作為電解質的全固態氟離子電池，氟離子電池研發才獲得更多關注的目光。

專家認為，氟離子電池研發目前還處於極其初級的階段。研究者仍在摸索適合的材料體系，具有實用價值和商業價值的體系尚未出現。要想使氟離子電池技術盡快體現出應用價值，目前仍需增加基礎研究投入，解決電極材料、電解質材料等一系列與基礎研究有關的難題。

水 登