氟離子電池研究獲突破，室溫條件下實現充放電

近年來，氟離子電池由於能夠比現有的電池技術擁有更高的能量密度，同時對環境更加友好，而被視為下一代電池的有力競爭者。但氟離子電池過高的溫度要求讓其難以運用到日常的電子產品中。

近日，本田研究所有加州理工學院、美國宇航局噴氣推進實驗室（JPL）研究人員合作在氟離子電池（fluoride-based battery，FIB）上獲得突破，造出新的氟離子電池，並在常溫條件下實現了充放電循環。

這一成果發表在了 12 月 7 日的 Science 期刊上。

目前常見的基於鋰或金屬氫化物的電池通常會受到電極固有特性的限制，而氟的原子質量較低，因此基於氟元素的電池的能量密度非常高。

研究的共同作者、2005 年諾貝爾化學獎得主 Robert Grubbs 指出，氟離子電池在理論上的能量密度能比鋰離子電池高出 10 倍，充滿電後的使用時長可超過鋰電池 8 倍。但缺點在於氟化物具有較高的腐蝕性，同時也容易過度活躍。

同樣參與了這一研究、本田研究所首席科學家 Christopher Brooks 表示，氟離子電池較目前使用的鋰離子電池還有一個優勢在於，鋰離子電池在過熱情況下存在起火等風險，而氟離子電池則沒有這種擔憂。而且，提取鋰和鈷的過程對環境造成的危害較大，而生產氟離子電池對環境的影響要小得多。

這樣看來，氟離子電池的優勢非常明顯，但缺點在於其對溫度的要求非常高。現階段，固態氟離子電池需要在 150 攝氏度以上的高溫下才可導電。而在現有的技術下造出的液態電解質的氟離子電池也難以在常溫條件下保持良好的充放電循環。

圖｜氟離子（粉紅色）被 BTFE 包圍 （來源：普渡大學）

為了解決這一問題，研究人員將乾燥的四烷基銨氟化物鹽溶解在有機氟化醚溶劑中製成新的電解液，稱為 bis(2,2,2-trifluoroethyl)ether(簡稱 BTFE)，有助於氟離子在電池內部來回穿梭，以此開發出了一種新的氟化物電池。

實驗表明，利用這種方法製成的電池可在常溫下實現可逆的電化學循環。

目前研究人員還在電極方面作出努力，以做出符合導電要求和具有較長使用壽命的電池。在未來，氟離子電池將有望為電動汽車提供動力，同時其他的電子產品也有望用上氟離子電池而擁有更長的續航時間。

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