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丰田携手京都大学研发“氟离子固态电池”一次



  动力电池一直以来都是制约电动汽车发展的主要因素,尽管锂电池具有较高的能量密度,但同时也存在一些短板。因此,包括特斯拉在内的全球制造商都在致力于研发出更适合电动汽车的电池。据报道,丰田(Toyota Motor)也不甘示弱,正在研发氟离子固态电池,试图以更小的体积,承载更大的电池容量。

  近期,丰田和京都大学(Kyoto University)研究人员联合开发的新一代电池技术——新型氟离子电池取得了坚实的进展。据悉,这是一种基于氟的可充电固态电池原型。该电池原型具有理论上更高的能量密度,单位重量的能量大约是传统锂离子电池的7倍。这也使其续航时间比当前的锂离子电池长7倍,可以让电动汽车一次充电行驶1000公里。

  研究人员表示:“这款电池更小、更轻,而且与锂离子电池具有相同的性能。或者说,如果它们的尺寸和重量与现在的锂离子电池相同,那么在两次充电之间它们将可以提供更长时间的续航。”

  据了解,该电池的工作原理是通过氟离子导电电解质,将氟离子从一个电极转移到另一个电极来发电。阳极或负电荷电极由氟、铜和钴组成,而阴极或正电荷电极主要由镧组成。

  此外,研究人员用固体电解质,来代替锂离子电池中通常使用的液体电解质。这种固态电池最大的优势就是不会着火,工程师们可以着力增加电池的充放电效率,而不用担心电池过热或起火自燃。

  不过,这种新型氟离子电池也面临着一些挑战。据报道,这种电池只能在高温下工作,只有固态电解质被充分加热时,氟离子才会向极化电极移动,而这可能会导致电池电极膨胀。但丰田和京都大学的研究小组表示,他们已经找到了一种防止电极膨胀的方法,即用钴、镍和铜的合金制造电极,但实际情况还需后续验证。

  2018年,本田研究院(Honda Research Institute)的科学家、加州理工学院和美国宇航局(NASA)喷气推进实验室的研究人员通过氟离子电池(FIB)电池技术达到了一个重要的里程碑,即能够在室温下操作电池,而不是将电池加热到高温。

  在《科学》杂志上发表的一篇论文中,加州理工的研究者合著者Robert Grubbs也曾表示,“氟电池可以有更高的能量密度,这意味着它们可以使用更长时间,比现在使用的电池使用时间长8倍。”

  动力电池技术的进步不仅会带来更好的电动汽车,还将使太阳能等可再生能源发电拥有更好的储存形式,有助于为社会提供清洁能源。此外,电池市场利润丰厚,有分析预计全球销量将在三年内突破560亿美元。

  不过,开发新型电池的竞争在全球范围内都相当激烈,日本和海外的其他研究都一直在寻找锂离子电池的替代品。大阪一家研究机构——锂离子电池技术与评估中心联盟(Consortium for Lithium Ion Battery Technology and Evaluation Center)的执行董事Yasuo Ishiguro说,“谁能研发出性能最好的可充电电池,6up,谁就能成为这一关键技术领域的全球领导者。”

  尽管现在人们对于氟离子电池的期望越来越大,但是它们应暂时不会进入市场。要知道,锂离子电池的原型在1985年被开发出来后,直到1991年才开始商业化。而氟离子电池面临的情况,应和锂离子电池类似。

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