氟离子电池或成为主角，日本领跑研发

作为迈向去碳化社会所需的新一代蓄电池，采用氟的“氟化物离子电池”日趋受到关注。这种电池存储电力的性能提高至目前锂离子电池的6 7倍，能实现重量更轻、体积更小的电池。充电一次行驶1000公里的纯电动汽车（EV）将进入视野。有望成为2030年以后蓄电池的有力竞争者之一，丰田等汽车厂商也已启动开发。

氟离子电池通过氟化物离子（fluoride ion）在正极和负极之间移动实现充放电。与锂电池相比，可简化电极的材料构成，同时通过在电极的反应高效产生电子。据悉能量密度（代表存储电力的性能）可达到锂离子电池的6 7倍，能做出更轻、更小的电池。理论上也能实现不使用稀有金属的结构，易于避免资源采购风险。

开发出使用电解液的氟离子电池，验证了室温下的充放电（照片由立命馆大学准教授冈崎健一提供）

在日本主导开发的是京都大学。2017年利用液体的电解质（电解液），成功开发出在室温下工作的氟离子电池。此前的研究以采用固体电解质的电池为主流，存在如果达不到150摄氏度以上高温、氟离子的传导性就无法提高的课题。研究团队使用在“离子液体”这种特殊液体中溶解有机氟化物的材料作为电解液，克服了这一课题。

在较早展开研究的采用固体电解质的氟离子电池方面，2020年京都大学与丰田携手试制了原型，确认了电池的工作情况。汽车厂商非常关注这一领域，本田旗下的本田研究所（Honda Research Institute）也于2018年携手美国国家航空航天局（NASA）等发布了有关氟离子电池的研究成果。

不过，实用化面临的课题很多，例如未找到电极材料和电解质的最佳组合等。充放电的可重复次数和电动势等性能目前仍落后于锂离子电池。课题是提高通过解析工作机制等来寻找材料的效率。

日本立命馆大学的准教授冈崎健一（论文发表时为京都大学特任准教授）等人的团队于9月发布了分析氟离子电池的电极和电解质材料的组合如何影响电极反应的成果。用于正极的铋与氟离子直接产生反应，电极的体积发生改变。而用于负极的铅溶解于电解液，与氟离子产生反应，存在结晶析出等诸多问题。这种差异会影响充放电的可重复次数等，冈崎表示“已显示出材料探索的方向”。

将在2025年之前，通过电极材料采用铜和铝的低成本方式试制资源采购风险低的氟离子电池。针对采用铋和铅的类型仅为约0.3伏的电动势，希望通过改变电极材料等，提高至实用水平（2V以上）。冈崎表示，“为了迈向去碳化社会，希望提出锂离子电池以外的选项”。

日本希望不要重蹈锂电池覆辙

锂电池于1990年代初期得到实用化，长期占据个人电脑和手机等的蓄电池的主角宝座。即使是面向纯电动汽车，预计今后一段时间内也将是主流。

相关研发由旭化成名誉研究员吉野彰等人主导，吉野于2019年获得了诺贝尔化学奖。另一方面，日本的产业界并未充分发挥优势。日本国内企业最初曾拥有很高份额，但后来由于中国和韩国企业的价格攻势而丧失了市场份额。

从氟离子电池来看，目前日本企业在研究开发方面领先。对面临资源采购风险的日本来说，如果能实用化，从降低风险的角度来看也具有重大意义。

正如丰田等涉足开发所显示的那样，在面向纯电动汽车方面，氟离子电池属于被视为新一代的强有力竞争者的蓄电池之一。面向太阳能和风力等可再生能源的蓄电用途也受到期待。在钠离子电池和镁离子电池等各种竞争者当中，“（氟离子电池）可同时解决超过锂离子电池的大容量化和资源问题的潜力构成优势”（冈崎）。

日本要想避免重蹈锂电池的覆辙，需要产业界和国家为了将先进技术打造为竞争力强的产品和系统而提供支持。

日本经济新闻（中文版：日经中文网）北川舞

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