近日，日本京都大學(xué)攜手豐田汽車等研究團(tuán)隊(duì)，在電池科技領(lǐng)域取得了突破性進(jìn)展。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)值達(dá)到了鋰離子電池的三倍之多，為電池技術(shù)的革新開辟了新的道路。
電池的運(yùn)作原理，簡而言之，是通過離子在正極與負(fù)極間的遷移來完成充放電過程。當(dāng)電極與更多離子發(fā)生反應(yīng)，并從中提取更多電子時(shí)，電池的容量便會(huì)相應(yīng)提升。然而，在傳統(tǒng)鋰離子電池的電極中，每個(gè)原子僅能提取一個(gè)電子，這在一定程度上限制了電池的性能。
京都大學(xué)等科研機(jī)構(gòu)此次研發(fā)的正極材料——氮化銅，卻打破了這一常規(guī)。這種材料能夠讓氮原子與氟化物離子發(fā)生反應(yīng)，每個(gè)氮原子竟能提取三個(gè)電子，從而使得其體積當(dāng)量容量較鋰離子電池有了顯著的提升，重量當(dāng)量容量也達(dá)到了兩倍。尤為氮化銅材料還展現(xiàn)出了卓越的耐久性，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，利用如氮這樣的“陰離子”進(jìn)行電池反應(yīng)，在科學(xué)界實(shí)屬罕見，這一發(fā)現(xiàn)無疑具有極高的研究價(jià)值。
當(dāng)前，電池領(lǐng)域的研究者和生產(chǎn)商正積極投身于全固態(tài)鋰離子電池的研發(fā)之中，預(yù)計(jì)這一新型電池技術(shù)將在20年代后期正式進(jìn)入市場。而此次京都大學(xué)等團(tuán)隊(duì)研發(fā)的電極材料，則更加契合下一代全固態(tài)氟化物離子電池的需求。除了正極材料外，這種電池的研發(fā)還需攻克負(fù)極和固體電解質(zhì)的技術(shù)難題，研究團(tuán)隊(duì)正緊鑼密鼓地進(jìn)行著相關(guān)研發(fā)工作。
據(jù)透露，若該電極能夠成功應(yīng)用于全固態(tài)氟化物離子電池，其體積能量密度將有望是鋰離子電池的兩倍還多。這意味著，電動(dòng)汽車的續(xù)航里程將有可能從當(dāng)前的約600公里大幅提升至1200公里左右。盡管該技術(shù)的商用化預(yù)計(jì)將在2035年以后才能實(shí)現(xiàn)，但這一突破性的成果已經(jīng)為電池技術(shù)的未來發(fā)展指明了方向，也為電動(dòng)汽車行業(yè)的進(jìn)步注入了新的活力。
