近年來(lái)，氟離子電池由于能夠比現(xiàn)有的電池技術(shù)擁有更高的能量密度，同時(shí)對(duì)環(huán)境更加友好，而被視為下一代電池的有力競(jìng)爭(zhēng)者。但氟離子電池過(guò)高的溫度要求讓其難以運(yùn)用到日常的電子產(chǎn)品中。
近日，本田研究所有加州理工學(xué)院、美國(guó)宇航局噴氣推進(jìn)實(shí)驗(yàn)室（JPL）研究人員合作在氟離子電池（fluoride-based battery，F(xiàn)IB）上獲得突破，造出新的氟離子電池，并在常溫條件下實(shí)現(xiàn)了充放電循環(huán)。
這一成果發(fā)表在了 12 月 7 日的 Science 期刊上。
目前常見(jiàn)的基于鋰或金屬氫化物的電池通常會(huì)受到電極固有特性的限制，而氟的原子質(zhì)量較低，因此基于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(xué)獎(jiǎng)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，充滿電后的使用時(shí)長(zhǎng)可超過(guò)鋰電池 8 倍。但缺點(diǎn)在于氟化物具有較高的腐蝕性，同時(shí)也容易過(guò)度活躍。
同樣參與了這一研究、本田研究所首席科學(xué)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(gè)優(yōu)勢(shì)在于，鋰離子電池在過(guò)熱情況下存在起火等風(fēng)險(xiǎn)，而氟離子電池則沒(méi)有這種擔(dān)憂。而且，提取鋰和鈷的過(guò)程對(duì)環(huán)境造成的危害較大，而生產(chǎn)氟離子電池對(duì)環(huán)境的影響要小得多。
這樣看來(lái)，氟離子電池的優(yōu)勢(shì)非常明顯，但缺點(diǎn)在于其對(duì)溫度的要求非常高?，F(xiàn)階段，固態(tài)氟離子電池需要在 150 攝氏度以上的高溫下才可導(dǎo)電。而在現(xiàn)有的技術(shù)下造出的液態(tài)電解質(zhì)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(huán)。
圖｜氟離子（粉紅色）被 BTFE 包圍 （來(lái)源：普渡大學(xué)）
為了解決這一問(wèn)題，研究人員將干燥的四烷基銨氟化物鹽溶解在有機(jī)氟化醚溶劑中制成新的電解液，稱為 bis(2,2,2-trifluoroethyl)ether(簡(jiǎn)稱 BTFE)，有助于氟離子在電池內(nèi)部來(lái)回穿梭，以此開(kāi)發(fā)出了一種新的氟化物電池。
實(shí)驗(yàn)表明，利用這種方法制成的電池可在常溫下實(shí)現(xiàn)可逆的電化學(xué)循環(huán)。
目前研究人員還在電極方面作出努力，以做出符合導(dǎo)電要求和具有較長(zhǎng)使用壽命的電池。在未來(lái)，氟離子電池將有望為電動(dòng)汽車提供動(dòng)力，同時(shí)其他的電子產(chǎn)品也有望用上氟離子電池而擁有更長(zhǎng)的續(xù)航時(shí)間。
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參考：
http://hondanews.com/releases/honda-research-institute-and-university-researchers-develop-breakthrough-battery-chemistry
http://www.caltech.edu/news/focusing-negative-good-when-it-comes-batteries-84588
http://science.sciencemag.org/content/362/6419/1144
