氟离子电池是什么高科技，能否取代锂电池？

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以丰田为代表的日本车企，在混动技术方面有着领先的优势。但是随着全球迈向纯电方向，丰田总是在锂电产业方面相较于咱们落后一步。

丰田不但没有追赶锂电池产业的迹象，反而是另辟蹊径——致力于氟离子电池的开发。

氟离子电池是什么？

氟离子电池，是利用负一价氟离子作为穿梭于正负极之间的电池，是一种同锂离子电池具有相似工作原理的“摇椅电池”。与锂离子电池相似，氟离子电池依靠氟离子在正负极之间来回运动并相应地脱嵌于正负极材料中，同时在外电路产生电流，达到充电与放电的目的。

但是氟离子电池与已知的锂离子电池、钠离子电池等相比，这些电池是以金属阳离子作为载流体，而氟离子电池第一次以阴离子作为载流体并成功实现可逆充放电。

研究显示，氟离子电池的能量密度是现在锂离子电池的6～7倍，能够实现轻量化，制成重量更轻和体积更小的电池，理论上能够实现在同等重量下续航更长的目标，1000公里续航或许能够成为氟离子电池的入场券。

氟离子电池前景如何？

氟离子电池研发的主要技术路线大致包括高温全固态氟离子电池、室温液态氟离子电池和室温全固态氟离子电池三种。

高温全固态氟离子电池需要使用到固体电解质，并且温度达到150℃以上才能够提高氟离子的导电性。2017年，京都大学在实验室中开发出一种通过电解液在室温下运行的氟离子电池，通过使用溶解了有机氟化物的电解液得以实现氟离子的导电性。

目前，京都大学和丰田联手开发新型室温全固态氟离子电池，实验室数据表明在同样尺寸或重量下，氟离子电池可提供比锂离子电池更长的续航时间。不过，氟离子电池在实际应用中尚存在一些问题。

氟离子电池面临的主要问题包括还没发现电极材料和电解质最佳组合、充放电循环次数落后于锂离子电池。

据研究，氟离子电池正极中使用的金属电极材料将会直接与氟离子反应，改变电极的体积。另一方面，负极中的铅也会溶解在电解液中并且与氟离子发生反应，导致结晶析出问题。由于这些因素会影响充放电的循环次数以及电池的安全，目前电极材料和电解质组合问题尚待突破。

2021年，中国科学技术大学设计的新型氟离子固态电解质使用钙钛矿氟离子导体，在25℃下室温下持续充放电4581小时，容量没有发生显著衰减，这一研究成果创造了全固态氟离子电池领域循环时间最长、容量保持率最高的世界纪录，为氟离子电池的技术发展提供新的思路。

写在最后

相较于钠离子电池、铝离子电池等，氟离子电池名气虽然不大，但是依然被视为新一代电池的强有力竞争者。当然，在良好的应用前景面前，氟离子电池的未来面临着更多的仍然是挑战。

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