京都大学、丰田汽车公司等组成的研究团队成功将“全固态氟离子电池”正极的单位体积容量提高至锂离子电池的约3倍。如果将其组装到电池系统中，预计体积能量密度可达到锂离子电池的2倍以上。研究团队将该技术瞄准电动汽车（EV）应用，计划于2035年后实现实用化。
采用新型电极的全固态氟离子电池（供图：奈良女子大学山本健太郎副教授（研究当时为京都大学副教授））
通常情况下，电池通过离子在正极和负极之间移动实现充放电。电极能够与更多离子反应并释放更多电子，则其容量越高。现有的锂离子电池电极基本上每个原子只能释放1个电子。
京都大学等开发出的新型正极材料“氮化铜”主要依靠氮与氟化物离子发生反应，每个氮原子可释放3个电子。因此，其单位体积容量达到了锂离子电池的3倍，单位重量容量也提升至2倍，并具备可承受数十次充放电循环的耐久性。利用氮等“阴离子”参与反应的电池较为罕见，京都大学内本喜晴教授表示：“从科学角度来看，这也是一项非常有趣的研究。”
目前，电池研究人员和电池制造商正在积极开发被称为“全固态锂离子电池”的新型电池技术，该技术可进一步提升锂离子电池的性能，并预计将在2020年代后半实现应用。而本次开发的新型电极更适用于下一代全固态氟化物离子电池。除了正极，开发该类电池还需要研究负极与固态电解质，研究团队正在同步推进相关研究。
若使用这种电极制造全固态氟化物离子电池，其体积能量密度预计可达“锂离子电池的2倍以上”（内本教授）。这意味着电动汽车的续航里程有望从目前的600公里提升至约1200公里。该技术计划在2035年前后实现实用化。
上述研究由京都大学、丰田汽车联合东京大学、兵库县立大学、东北大学、东京科学大学共同开展，相关论文已发表在美国学术期刊《Journal of the American Chemical Society》的在线版上。
原文：《日本经济新闻》、2025/01/28
翻译：JST客观日本编辑部
【论文信息】
期刊：Journal of the American Chemical Society
论文：Cathode Design Based on Nitrogen Redox and Linear Coordination of Cu Center for All-solidstate Fluoride-Ion Batteries
DOI：10.1021/jacs.4c12391
