作為超越現(xiàn)在的鋰離子電池的蓄電池，“氟化物離子電池”正在成為強(qiáng)有力候選。日本京都大學(xué)和豐田汽車的團(tuán)隊(duì)試制了原型，拿出了將存儲(chǔ)電力的性能提高至鋰離子電池7倍的時(shí)間表。雖然認(rèn)為上述疑問(wèn)已經(jīng)得出答案還為時(shí)尚早，但全世界研究人員并沒有停下研究的腳步。

　　京都大學(xué)的內(nèi)本喜晴教授等人和豐田制作了以氟化物離子來(lái)代替鋰離子，進(jìn)行充放電的新一代電池的原型。相關(guān)團(tuán)隊(duì)通過(guò)包含氟、銅和鈷的正極與含有鑭的負(fù)極的配對(duì)研究，確認(rèn)了在存儲(chǔ)電力的容量上高于鋰離子電池的性能。

　　即使是目前的純電動(dòng)汽車，充電一次可行駛的距離也在通過(guò)鋰離子電池的更新和將減速時(shí)的力轉(zhuǎn)變?yōu)殡娏Φ扰e措延長(zhǎng)，美國(guó)特斯拉和日產(chǎn)汽車已經(jīng)開發(fā)出在一定條件下可行駛約600公里的純電動(dòng)車。

　　不過(guò)，專家認(rèn)為鋰離子電池顯示電力存儲(chǔ)性能的“能量密度”已接近理論上的極限，難以再大幅提高性能。

　　京都大學(xué)等之所以將目光轉(zhuǎn)向氟化物離子電池，也是因?yàn)榭梢詫?shí)現(xiàn)超過(guò)鋰離子電池極限能量密度的可能性。

　　氟與金屬結(jié)合起來(lái)的氟化物攜帶大量氟化物離子，能高效產(chǎn)生電力。就像是1棵蘋果樹上結(jié)著很多蘋果，而且每次去摘都能摘到大量蘋果。

　　京都大學(xué)等瞄準(zhǔn)的能量密度按照電池的單位重量來(lái)看，相當(dāng)于鋰離子電池的7倍。能量密度越大，越能制造出輕而小的電池。如果大小相同，電池的電力則能使用更長(zhǎng)時(shí)間。

　　另外，新型電池的離子移動(dòng)的通道并非鋰離子電池通常使用的液體，而是改為固體的電解質(zhì)。這種類型的“全固態(tài)電池”不易燃燒，有利于散熱。如果“全固態(tài)”和“氟化物離子電池”的特性相輔相成發(fā)揮作用的話，實(shí)現(xiàn)1000公里的續(xù)航距離估計(jì)將成為可能。

　　雖然列舉了各種優(yōu)點(diǎn)，但認(rèn)為“不可能造出這種電池”的人也不在少數(shù)。這是因?yàn)榇饲暗难芯匡@示，這樣的電池只能在高溫環(huán)境下運(yùn)行，還存在電極膨脹的問(wèn)題。

　　研究團(tuán)隊(duì)表示“電極采用鈷中加入鎳和銅的合金，抑制了體積的變化”，剩下的課題是“在負(fù)極材料等方面下工夫，使之在不降低電池容量的前提下，實(shí)現(xiàn)重復(fù)充放電”。

　　本田旗下的本田研究所(Honda Research Institute)和美國(guó)國(guó)家航空航天局（NASA）等也于2018年在美國(guó)《科學(xué)》雜志上刊文，表示找到了在室溫下運(yùn)行氟化物離子電池的頭緒。

　　該文章表示“與現(xiàn)在的鋰離子電池相比，使用時(shí)間或許最多達(dá)到8倍”，對(duì)于“超越鋰離子電池”顯示強(qiáng)烈意愿。環(huán)顧日本國(guó)內(nèi)外，還有研究寄希望于鎂和鋁等其他離子。

　　蓄電池的性能競(jìng)賽之所以如此激烈，是因?yàn)椤罢莆针姵刂鲗?dǎo)權(quán)者將掌控世界”（日本技術(shù)研究組合鋰離子電池材料評(píng)價(jià)研究中心常務(wù)理事石黑恭生）。有預(yù)測(cè)認(rèn)為，僅計(jì)算鋰離子電池的話，用于車載電池的全球市場(chǎng)3年后也將超過(guò)6萬(wàn)億日元。

　　蓄電池的發(fā)展不僅僅是作為“動(dòng)力”推動(dòng)舒適的行駛及環(huán)保。城市里隨處可見的純電動(dòng)汽車也將成為存儲(chǔ)光伏發(fā)電等電力的“蓄電池”，構(gòu)建起可供整個(gè)社會(huì)充分利用的可再生能源的巨大蓄電池網(wǎng)。

　　因開發(fā)鋰離子電池而獲得諾貝爾化學(xué)獎(jiǎng)的日本旭化成名譽(yù)研究員吉野彰曾表示“即使不進(jìn)行大規(guī)模的基礎(chǔ)設(shè)施投資，也能夠?qū)崿F(xiàn)新型社會(huì)”。

　　各國(guó)的研究人員等在現(xiàn)有的鋰離子電池的改良方面也在展開激烈競(jìng)爭(zhēng)。日本鋰離子電池材料評(píng)價(jià)研究中心表示在2023年4月前確立全固態(tài)技術(shù)。豐田、松下及旭化成等日本企業(yè)參與其中。

　　對(duì)于技術(shù)上更進(jìn)一步的氟化鋰電池的關(guān)注度在提高，但推向?qū)嵱没€需要一定時(shí)間。大部分觀點(diǎn)認(rèn)為按照現(xiàn)在的技術(shù)開發(fā)速度，估計(jì)要2030年以后。

　　鋰離子電池的原型完成于1985年，真正實(shí)現(xiàn)實(shí)用化是在1991年。新一代電池的開發(fā)需要花費(fèi)時(shí)間。

　　難點(diǎn)在于元素的組合。選擇什么樣的離子、還有正極、負(fù)極及電解質(zhì)的材料，這些都會(huì)影響電池的性能。日本鋰離子電池材料評(píng)價(jià)研究中心常務(wù)理事石黑表示“除了大學(xué)外，日本的汽車及材料企業(yè)也積累了一些技術(shù)”。日本被認(rèn)為設(shè)置了很高的開發(fā)目標(biāo)，所以化學(xué)方面的研究能力及匹配和調(diào)整的技術(shù)水平也相應(yīng)較高，但即便是這樣的日本也無(wú)法在電池開發(fā)中一帆風(fēng)順。

　　今后，利用人工智能（AI）來(lái)預(yù)測(cè)元素匹配度的“材料信息科學(xué)”等新思維將成為關(guān)鍵。在AI及新一代計(jì)算機(jī)技術(shù)上領(lǐng)先的美國(guó)和中國(guó)在新一代電池的開發(fā)上也可能占據(jù)優(yōu)勢(shì)。

　　著眼于量產(chǎn)和市場(chǎng)開拓的戰(zhàn)略也必不可少。日本企業(yè)有痛苦的經(jīng)歷。2000年左右日本企業(yè)占據(jù)著鋰離子電池的世界份額排名的前列，但后來(lái)，中國(guó)及韓國(guó)企業(yè)以低價(jià)格為武器奪走了這一優(yōu)勢(shì)。鋰離子電池之后的蓄電池會(huì)是誰(shuí)？各國(guó)企業(yè)都在虎視眈眈地瞄準(zhǔn)“下一個(gè)目標(biāo)”。