作为面向脱碳社会的下一代蓄电池，使用了氟的“氟化物离子电池”备受瞩目。氟化物离子电池的蓄电性能高达目前锂离子电池的6～7倍，并能将电池做得更轻更小。充电一次就能行驶1000公里的电动汽车（EV）也开始步入视野。氟化物离子电池被视为2030年后的蓄电池主力之一，丰田汽车等汽车制造商也已经开始着手研发。
研发出使用液体电解质的氟化物离子电池，并证实其在室温下重复充放电（供图：立命馆大学冈崎副教授）
氟化物离子电池是通过氟化物离子（fluoride ion）在正极和负极之间来回穿梭从而实现充放电的电池。与锂离子电池相比，不仅可以简化电极的材料构成，还可以通过电极反应高效产生电子。在体现储电性能的能量密度方面，氟化物离子电池可以达到锂离子电池的6～7倍，并能实现更轻更小的电池。理论上还可以做到不使用稀有金属，能更好地规避资源采购风险。
在日本，主导开发氟化物离子电池的是京都大学。2017年，京都大学成功研发出使用液体电解质（电解液）在室温下工作的氟化物离子电池。在以往研究中，使用固体电解质是主流，但固体电解质存在的问题是，如果达不到150摄氏度以上的高温环境，氟化物离子的传导性就无法提升。京都大学将有机氟化物溶解到一种被称为离子液体的特殊液体中作为电解液，从而克服了此问题。
对于处于领先地位的固体电解质类型电池，京都大学已经于2020年与丰田共同试制了氟化物离子电池的原型，并确认了其工作情况。汽车制造商对氟化物离子电池的关注度很高，本田旗下的Honda Research Institute也于2018年与美国宇航局（NASA）等共同发表了有关氟化物离子电池的研究成果。
但是，在氟化物离子电池的实际使用方面还存在着许多难题，比如还未找到电极材料与电解质的最佳组合等。反复充放电次数及电动势等性能，目前还劣于锂离子电池。如何通过分析工作机理等寻找高效材料是目前的课题。
立命馆大学的冈崎健一副教授（论文发表时为京都大学特定副教授）等人的团队于2022年9月发表了“氟化物离子电池的电极与电解质材料的组合如何影响电极反应”的研究成果。该成果显示，正极中使用的铋与氟化物离子直接反应，电极的体积发生了变化；同时，负极中使用的铅溶解在电解液中与氟化物离子发生反应，析出了结晶等不利于电池工作的不良情况。这种状态会影响充放电的可重复次数等，因此可以说是“提示了材料探索的方向”（冈崎副教授）。
冈崎副教授表示，要以2025年为目标，试制在电极材料中使用了铜和铝的低成本、低资源采购风险的氟化物离子电池。使用铋和铅的电池的电动势停留在0.3伏左右，研究团队希望通过变更电极材料等，将电动势提升到实用水平的2V以上。冈崎副教授还表示“面向脱碳社会，我们希望能提供锂离子电池以外的选项”。
将优势研究应用于产业
锂离子电池自1990年代初被实际应用以来，长期占据着电脑、手机等蓄电池的主角位置。在EV领域估计当前一段时间内也会是主流。
锂离子电池的研究开发由吉野彰——旭化成名誉研究员等人主导，吉野先生曾于2019年获诺贝尔化学奖。另一方面，日本在研究上的优势没有很好地被产业界体现出来。日本国内企业最初拥有很高的占有率，但后来在中国和韩国的价格攻势下丢掉了市场份额。
在氟化物离子电池的研究开发方面也是日本处于领先地位。对于在资源采购上抱有危机感的日本来说，如果能实现氟化物离子电池的实际应用，在降低采购风险方面将具有重要的意义。
从丰田等公司着手开发氟化物离子电池的动向可以看出，氟化物离子电池将是EV下一代蓄电池的有力候补之一。而且氟化物离子电池还有望用于太阳能和风力等可再生能源的蓄电用途。冈崎副教授认为，在钠离子电池和镁离子电池等多个候补当中，“氟化物离子电池的优势在于，其有潜力实现高于锂离子电池的大容量化和同时解决资源问题”。
为了避免重蹈锂离子电池的覆辙，产业界和国家必须大力支持，将尖端技术变为具有竞争力的产品和系统。
日文：北川舞、《日经产业新闻》、2022/10/21
中文：JST客观日本编辑部
