氟離子電池，即利用負一價氟離子作為穿梭於正負極之間的載流子的二次電池器件，是一種同鋰離子電池具有相似工作原理的“搖椅電池”。
基本介紹
產品特點,基本定義,原理,拓展資料,
產品特點
氟離子電池的載流子不同於常見的幾種電池器件，例如已經商業化了的鋰離子電池，或具有極大開發前景的鈉離子電池、鋅離子電池等。這些電池體系以陽離子作為載流子，而氟化物電池第一次以陰離子作為載流子並成功完成了可逆充放電。其後成功開發的氯離子電池也證實了陰離子確實能夠勝任載流子的角色。
氟作為自然界電負性最負的元素，其氧化析出氣態氟的反應較難發生，所以氟離子理論上是一種非常穩定的載流子。氟離子電池的構型早在20世紀70年代就被提出，但一直沒開發出實際的樣品器件。2011年由德國卡爾斯魯厄理工學院（KIT）的科學家率先開發出利用摻鋇的氟化鑭（La0.9Ba0.1F2.9）作為電解質的全固態氟離子電池，從那之後氟離子電池陸陸續續取得了一系列進展。特別是氟化物較為穩定難以析出氟氣（F/F2電對的電極電勢非常之高）的特點以及極高的理論能量密度，使得全固態氟離子電池極有前景。利用簡單金屬氟化物體系和鈣鈦礦結構插層材料體系作為電極材料的全固態氟離子電池已經有了多篇論文報導。液態電解液的氟離子電池體系取得了一定進展，由本田的美國研究所與加州理工學院的研究者合作的液態電解質體系2018年發表在Science雜誌上。在日本電化學屆，由汽車巨頭企業豐田和本田牽頭，氟離子電池的研究也在如火如荼的進行中。據《日本經濟新聞》報導，京都大學和豐田的合作研究已經取得了一定進展，雖然離產業化還有很遠，但是對於基本的材料選擇範圍和工作機理已經有了進一步的了解，並且針對電極的體積膨脹等突出問題也提出了一些解決方案。
總體來說，氟離子電池由於尚處於初步研發階段。就液態氟離子電池體系來說，電解液目前還面臨較大挑戰，其中難點之一在於，常見的含氟無機鹽較難溶於有機溶劑中，不得不使用一些陰離子受體作為添加劑；而這些陰離子受體卻又普遍會腐蝕集流體。而對於全固態電池體系，合適的氟離子導體與具有較低能壘的含氟電極材料目前仍亟待開發：截止至2021年，見諸報導的全固態氟離子電池器件均使用La0.9Ba0.1F2.9或者PbSnF4體系作為固態電解質、純金屬/金屬氧化物/鈣鈦礦衍生物等為電極；這些器件還只能在約150攝氏度的高溫下進行充放電測試。
基本定義
氟離子電池，是以氟離子作為載流子的可充電電池器件。
原理
與鋰離子電池相似，氟離子電池依靠氟離子在正負極之間來回運動並相應地脫嵌於正負極材料中，同時在外電路產生電流，達到充電與放電的目的。
拓展資料
氟氣和含氟物通常對對人體有較大毒害，因此氟離子電池的安全問題也值得討論。但是卡爾斯魯厄理工學院（KIT）的學者2016年發表的綜述性文章中探討了常見金屬氟化物的毒性，結論是除了個別放射性/已知具有劇毒/常以液態或氣態存在/成本極高的氟化物之外，大部分常見金屬氟化物並不會造成令人擔憂的毒害；並且考慮到現在的安全性能得到極大改善的鋰離子電池也在使用含氟電解液，並且將氟摻雜作為重要改性手段，氟離子電池的風險並非不可控。
