充一次电让手机用几周，或者让电动汽车跑公里，这是消费者的梦想，也是研究人员的重要方向，他们希望研制出比当下主流的锂离子电池更先进的替代品。现在，出现在《科学》杂志上的一项新研究，或许能解决这个问题。
在这个项目中，研究员均出自几家大名鼎鼎的机构，包括NASA出钱、加州理工学院运作的喷气推进实验室(JPL)，以及本田研究所、劳伦斯伯克利国家实验室。研究人员提出，抛弃锂离子，研究基于氟离子的新型电池，可能是解决手机“续航焦虑”和电动汽车“里程焦虑”的最佳出路。
“氟电池具有更高的能量密度，这意味着它们的使用寿命可能比现在使用的电池长8倍，”项目研究员、加州理工学院化学教授、年诺贝尔化学奖得主格拉布(RobertGrubbs)说，“难点是，氟化物可能很难处理，尤其是它具有很强的腐蚀性和活性。”
在电池领域，氟并不是新东西。早在20世纪70年代，研究人员就曾试图利用固态电解质制造可充电氟化物电池，但固态电解质的氟离子电池只能在高达℃的温度下工作，因此不适合日常使用，同时，其循环稳定性差，容量衰降过快，也是一大问题。在新的研究中，团队的主攻方向是，使用液体元件让氟化物电池在室温下使用。
JPL化学家、研究论文通讯作者琼斯(SimonJones)表示，项目目前仍处于研发的早期阶段，其意义在于，如果成功，这将是首个在室温下工作的可充电氟化物电池。
相较锂离子电池，氟离子电池的充放电原理并无二致。锂离子电池通过Li+在正负极之间往返穿梭，反复嵌入和脱出正负极的晶体结构，从而实现储能的目的。而能够在正负极之间携带电荷的离子很多，例如H+、Na+、Mg2+等都可以作为正负极之间的载流子。之所以选择Li+，主要是由于质量轻、电势低，能够显著的提高储能电池的能量密度。同时，在室温下，当使用液体电解质作为载体，会让这种穿梭过程更容易进行。因此，传统锂离子电池都是液态电池。
不同点在于，锂电池中的离子是正离子，也就是Li+，而在新研究中，研究团队使用的氟离子带有的是负电荷，也就是F-。这种改变既有挑战，也有优点。在元素周期表中，F元素是电负性最高的元素，因此F原子一但得到电子成为F-，就变得十分稳定，因此F-非常适合作为电池中的载流子。
要想让电池续航更长，旧要移动更多的例子。研究人员发现，只需单独移动几个带电的阴离子，就可以得到移动大团带电阳离子相似的结果，非常简单。
“这个方案的挑战是让系统在可用电压下工作。而在新的研究中，我们证明了在提供足够高电压时，氟化物可以工作，因此，阴离子确实值得电池科学的
本文编辑：佚名
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