作爲面向去碳社會的下一代蓄電池，使用了氟的「氟化物離子電池」備受矚目。氟化物離子電池的蓄電性能高達目前鋰離子電池的6～7倍，並能將電池做得更輕更小。充電一次就能行駛1000公里的電動車（EV）也開始步入視野。氟化物離子電池被視爲2030年後的蓄電池主力之一，豐田汽車等汽車製造商也已經開始着手研發。
研發出使用液體電解質的氟化物離子電池，並證實其在室溫下重複充放電（供圖：立命館大學岡崎副教授）
氟化物離子電池是透過氟化物離子（fluoride ion）在正極和負極之間來回穿梭從而實施充放電的電池。與鋰離子電池相比，不僅可以簡化電極的材料構成，還可以透過電極反應高效產生電子。在體現儲電性能的能量密度方面，氟化物離子電池可以達到鋰離子電池的6～7倍，並能實施更輕更小的電池。理論上還可以做到不使用稀有金屬，能更好地規避資源採購風險。
在日本，主導開發氟化物離子電池的是京都大學。2017年，京都大學成功研發出使用液體電解質（電解液）在室溫下工作的氟化物離子電池。在以往研究中，使用固態電解質是主流，但固態電解質存在的問題是，如果達不到150攝氏度以上的高溫環境，氟化物離子的傳導性就無法提升。京都大學將有機氟化物溶解到一種被稱爲離子液體的特殊液體中作爲電解液，從而克服了此問題。
對於處於領先地位的固態電解質類型電池，京都大學已經於2020年與豐田共同試製了氟化物離子電池的原型，並應答了其工作情況。汽車製造商對氟化物離子電池的關注度很高，本田旗下的Honda Research Institute也於2018年與美國宇航局（NASA）等共同發表了有關氟化物離子電池的研究成果。
但是，在氟化物離子電池的實際使用方面還存在着許多難題，比如還未找到電極材料與電解質的最佳組合等。反復充放電次數及電動勢等性能，目前還劣於鋰離子電池。如何透過分析工作機制等尋找高效材料是目前的課題。
立命館大學的岡崎健一副教授（論文發表時爲京都大學特定副教授）等人的團隊於2022年9月發表了「氟化物離子電池的電極與電解質材料的組合如何影響電極反應」的研究成果。該成果顯示，正極中使用的鉍與氟化物離子直接反應，電極的體積發生了變化；同時，負極中使用的鉛溶解在電解液中與氟化物離子發生反應，析出了結晶等不利於電池工作的不良情況。這種狀態會影響充放電的可重複次數等，因此可以說是「提示了材料探索的方向」（岡崎副教授）。
岡崎副教授表示，要以2025年爲目標，試製在電極材料中使用了銅和鋁的低成本、低資源採購風險的氟化物離子電池。使用鉍和鉛的電池的電動勢停留在0.3伏左右，研究團隊希望透過變更電極材料等，將電動勢提升到實用水平的2V以上。岡崎副教授還表示「面向去碳社會，我們希望能提供鋰離子電池以外的選項」。
將優勢研究應用於產業
鋰離子電池自1990年代初被實際應用以來，長期佔據着電腦、手機等蓄電池的主角位置。在EV領域估計當前一段時間内也會是主流。
鋰離子電池的研究開發由吉野彰——旭化成名譽研究員等人主導，吉野先生曾於2019年獲諾貝爾化學獎。另一方面，日本在研究上的優勢沒有很好地被產業界體現出來。日本國内企業最初擁有很高的位置佔有率，但後來在中國和韓國的價格攻勢下丟掉了市場份額。
在氟化物離子電池的研究開發方面也是日本處於領先地位。對於在資源採購上抱有危機感的日本來說，如果能實施氟化物離子電池的實際應用，在降低採購風險方面將具有重要的意義。
從豐田等公司着手開發氟化物離子電池的動向可以看出，氟化物離子電池將是EV下一代蓄電池的有力候補之一。而且氟化物離子電池還有望用於太陽能和風力等再生能源的蓄電用途。岡崎副教授認爲，在鈉離子電池和鎂離子電池等多個候補當中，「氟化物離子電池的優勢在於，其有潛力實施高於鋰離子電池的大容量化和同時解決資源問題」。
爲了避免重蹈鋰離子電池的覆轍，產業界和國家必須大力支援，將尖端技術變爲具有競爭力的產品和系統。
日文：北川舞、《日經產業新聞》、2022/10/21
中文：JST客觀日本編輯部
