近日，據(jù)日經(jīng)新聞報(bào)道，日本京都大學(xué)攜手豐田汽車等研究團(tuán)隊(duì)，在電池技術(shù)領(lǐng)域取得了重大突破。他們成功提升了全固態(tài)氟化物離子電池正極的體積當(dāng)量容量，這一數(shù)值已經(jīng)達(dá)到了傳統(tǒng)鋰離子電池的三倍以上，為電池行業(yè)的發(fā)展注入了新的活力。
電池的充放電過程，本質(zhì)上就是離子在正極與負(fù)極之間的移動。在這一過程中，電極與更多離子反應(yīng)，并從中提取更多電子，電池的容量就會相應(yīng)增大。然而，在現(xiàn)有的鋰離子電池電極中，每個原子只能提取一個電子，這限制了電池容量的進(jìn)一步提升。京都大學(xué)等研究團(tuán)隊(duì)所研發(fā)的新型正極材料——氮化銅，打破了這一限制。
氮化銅這種材料，能夠使氮原子與氟化物離子發(fā)生反應(yīng)，每個氮原子能提取三個電子。這一特性使得新型電池的正極體積當(dāng)量容量大幅提升，達(dá)到了鋰離子電池的三倍，而重量當(dāng)量容量則為兩倍。更為難得的是，這種材料還具有良好的耐久性，能夠支持電池進(jìn)行數(shù)十次的充放電循環(huán)。京都大學(xué)的內(nèi)本喜晴教授表示，使用像氮這樣的“陰離子”進(jìn)行電池反應(yīng)，在科學(xué)領(lǐng)域尚屬罕見，這一發(fā)現(xiàn)具有很高的研究價值。
目前，電池領(lǐng)域的研究者和生產(chǎn)商正在積極開發(fā)全固態(tài)鋰離子電池等新型電池技術(shù)，預(yù)計(jì)這些技術(shù)將在20年代后期進(jìn)入市場。而京都大學(xué)等研究團(tuán)隊(duì)所研發(fā)的新型電極材料，則更適用于下一代的全固態(tài)氟化物離子電池。除了正極材料外，這種電池還需要負(fù)極和固體電解質(zhì)等組件的配合。目前，研究團(tuán)隊(duì)正在著手進(jìn)行這些組件的進(jìn)一步開發(fā)。
如果這種新型電池能夠成功應(yīng)用，其體積能量密度預(yù)計(jì)將是當(dāng)前鋰離子電池的兩倍多。這意味著，電動汽車的續(xù)航里程有望從當(dāng)前的約600公里提升至1200公里左右。這將極大提升電動汽車的實(shí)用性和競爭力。然而，該技術(shù)的商用化還需要一定的時間，預(yù)計(jì)將在2035年以后實(shí)現(xiàn)。盡管如此，這一突破已經(jīng)為電池行業(yè)的發(fā)展帶來了新的希望和機(jī)遇。
