文|港股解碼 遙遠(yuǎn)

作為新能源汽車的“心臟”，當(dāng)下市場上的動力電池還未能緩解車主們的續(xù)航和充電焦慮，人類新能源轉(zhuǎn)型的路還很漫長。

為了提升動力電池能量和性能，不少公司不斷推陳出新，如刀片電池、高鎳三元電池等逐漸出現(xiàn)在人們視野中，但沒有一家廠商敢打包票能讓電動車?yán)m(xù)航超過1000公里。

科技總是要走在現(xiàn)實(shí)面前，為開發(fā)出能量極高的動力電池，研發(fā)者們從未停歇腳步。

近日，《科創(chuàng)板日報(bào)》援引日經(jīng)新聞網(wǎng)報(bào)道，日本正積極研發(fā)氟離子電池，豐田等汽車廠商已啟動研發(fā)。據(jù)了解，該電池的能量密度可達(dá)到鋰電池的6-7倍，且不使用稀有金屬，易于避免資源采購風(fēng)險(xiǎn)。

不過，氟離子電池尚未找到電極材料和電解質(zhì)的最佳組合，充放電的可重復(fù)次數(shù)和電動勢等性能也落后于鋰電池。

氟離子電池，未來的終極電池？

在技術(shù)的進(jìn)步下，國內(nèi)動力電池技術(shù)路線呈現(xiàn)百花齊放的格局，不少更具性價(jià)比和前瞻性的技術(shù)不斷出現(xiàn)，如鈉離子電池、半固態(tài)電池，以及更具顛覆性的固態(tài)電池等。

除了目前市場的主流為鋰離子電池(又分磷酸鐵鋰、三元鋰、鈷酸鋰、鎳酸鋰、鈦酸鋰、錳酸鋰)外，還有氫燃料電池等，而不少企業(yè)也在積極研發(fā)能量更高的全固態(tài)鋰電池。

鋰離子電池或許只是人類能量利用史上的“過客”，其能量密度目前幾乎已達(dá)上限，提升困難，且鋰離子電池還面臨鋰元素原料供應(yīng)緊缺、電池易燃等諸多方面的挑戰(zhàn)。

每種電池都有各有優(yōu)缺點(diǎn)，且每種電池都存在新技術(shù)的瓶頸。哪條動力電池技術(shù)路線符合社會要求和市場需求，且能減少對稀有原材料的依賴，它便是最合適的。

若能解決電極材料和電解質(zhì)的最佳組合以及其他性能的問題，氟離子電池將有望碾壓當(dāng)前市面上的所有動力電池。

氟離子電池，即利用負(fù)一價(jià)氟離子作為穿梭于正負(fù)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”。

以下是氟離子電池的優(yōu)勢：

能量：由于氟的原子質(zhì)量低，基于該元素的可充電電池的能量密度非常高。根據(jù)文獻(xiàn)報(bào)道，氟離子電池的理論能量密度可以高達(dá)5000WhL?1，大約是目前鋰離子電池能量密度的8倍；

材料：制造它的氟原料在地殼中儲量豐富(氟元素的地殼豐度是鋰元素的50倍左右)，因此并不稀奇，對環(huán)境的影響非常??；

安全性：氟是電負(fù)性最強(qiáng)的元素，導(dǎo)致氟離子很難形成相應(yīng)的單質(zhì)，因此安全性超過目前使用有機(jī)液體電解質(zhì)的商業(yè)化鋰離子電池。

當(dāng)然，氟離子電池面臨的技術(shù)難題亦不少。

氟離子電池固態(tài)電解質(zhì)離子電導(dǎo)率大多偏低，所以只能在高溫下(150攝氏度以上的高溫)工作。因此，既要在室溫下進(jìn)行穩(wěn)定的長循環(huán)，又要使用安全的固態(tài)電解質(zhì)，就如“魚和熊掌”一樣難以兼得，這也嚴(yán)重地降低了氟離子電池實(shí)際應(yīng)用的可能性。

各動力廠商均在尋找“黑科技”

實(shí)際上，氟離子電池的構(gòu)型早在20世紀(jì)70年代就被提出了，但一直沒開發(fā)出實(shí)際的樣品器件。

2011年，由德國卡爾斯魯厄理工學(xué)院(KIT)的科學(xué)家率先開發(fā)出利用氟化鋇鑭(La0.9Ba0.1F2.9)作為電解質(zhì)的全固態(tài)氟離子電池，但一直都沒有得到實(shí)質(zhì)性進(jìn)展。

此后，豐田、本田、美國NASA、日本京都大學(xué)和中國科學(xué)技術(shù)大學(xué)等企業(yè)和機(jī)構(gòu)都在積極展開相關(guān)研究。其中，中國科學(xué)技術(shù)大學(xué)去年首次實(shí)現(xiàn)室溫下全固態(tài)氟離子電池的長循環(huán)，在25°C持續(xù)充放電4581小時(shí)。

湘潭大學(xué)研究生院院長、英國皇家化學(xué)會會士王先友去年表示，“氟離子電池就是一個真正意義上的顛覆性技術(shù)，關(guān)于氟離子電池的性能提升，我們初步的工作顯示氟離子電池是很有前景的新一代電池體系?！彼€稱：如果我們有更多的專家參與研究，有更多的企業(yè)共同合作，我們的氟離子電池一定會像鋰電池一樣有個大的發(fā)展前景。

國內(nèi)不少動力電池廠商亦在積極尋找電池“黑科技”，不過鑒于研發(fā)氟離子電池技術(shù)難度大、周期長，目前沒有一家動力電池廠商披露相關(guān)研發(fā)消息。

去年12月，在回復(fù)投資者關(guān)于公司的電池側(cè)重哪類技術(shù)工藝開發(fā)時(shí)，寧德時(shí)代(300750.SZ)表示：對于無鈷電池、全固態(tài)電池、無稀有金屬電池等下一代電池和行業(yè)內(nèi)的新興技術(shù)，公司始終保持高度關(guān)注并開展技術(shù)布局。

寧德時(shí)代董事長曾毓群今年6月就公開表示過，除全固態(tài)電池、半固態(tài)電池，包括大家沒有聽過的凝聚態(tài)電池，寧德時(shí)代都在搞。而近日，寧德時(shí)代表示，目前正全面推進(jìn)鈉離子、M3P、凝聚態(tài)、無鈷電池、全固態(tài)、無稀有金屬電池等電池技術(shù)布局。其中，寧德時(shí)代的鈉離子電池有望在2023年實(shí)現(xiàn)產(chǎn)業(yè)化，這意味著寧德時(shí)代對多款新型動力電池的研發(fā)計(jì)劃已經(jīng)提上日程。

欣旺達(dá)(300207.SZ)去年年底也表示，公司先進(jìn)研發(fā)技術(shù)團(tuán)隊(duì)及院士工作站在固態(tài)電池不同技術(shù)路線領(lǐng)域都有布局。

此外，國內(nèi)的中科海鈉、華陽股份和多氟多(002407.SZ)都已具備了鈉電池量產(chǎn)能力。鈉電池在成本、低溫性能、安全性方面優(yōu)于鋰電池，未來有望能與鋰電池同臺競技。