理想照进现实：当两田都开始研究氟离子电池，它的实用化还远吗？

近日，有消息指出，丰田正在与京都大学合作研发新一代固态电池技术，相关的技术指标前景简直到了夸张的程度。这么说，电动化汽车的新一轮春天又要来了？

何谓固态电池？

有关固态电池的研究早已有之，学界似乎也公认它将逐步取液态电池而代之。究其原因，紧凑的结构和超高的能量密度无疑是它最诱人的亮点。

顾名思义，固态电池的电解质材料部分是固相，更高的离子浓度无疑带来了更高的能量密度。同时，由于不存在作为溶剂的电解液，固态电池也省下了一大笔“冗余”的重量（打引号的原因是液态电池不可能抛弃电解液），这无疑进一步提升了它的能量密度，实际应用时也因为轻量化性能优秀而对汽车等工业产品格外友好。

应用前景：从本田的研究说起

从去年春天本田对氟离子固态电池的相关研究报告来看，固态电池在应用领域有着额外的优势：根据测算，这种电池的能量密度可达锂电池理论极限的10倍，-50℃时仍能达到常温下75%的充放电水平。

低温性能保持得好，就意味着氟离子电池可以在北半球大部分市场摆脱温控和BMS的掣肘（对固态电池，高温显然更有利于其工作，因此暂不考虑散热），将全部能量用于输出而非给自己保温。换言之，如果用于电动汽车，它在应用层面的能量利用效率还会更高。

由于结构上的紧凑，省去电解液和离子交换膜的固态电池可以做得比同容量液态电池更轻薄，理论上只要正负电极挨得足够近，它甚至可以变成纸片一般的柔性材料。在封装条件合适的情况下，先不说汽车，所谓柔性屏手机也能得到更好的电源。

图：萤石就是一种十分常见的含氟矿物

另一方面，至少在人类没有能力开发其他行星矿产的现在，氟这种元素的获取要比三元锂离子电池中常用的钴要容易得多。举个简单的例子，含氟牙膏满世界都在销售，三元锂离子电芯的应用却还得依赖产业链分配，这已经高下立判了。

当然，要说缺陷，固态电池也并非没有，最明显的就是离子流动性差可能导致的功率密度低。受结构所限，这种先天劣势应该无法从根本上挽救，只能通过类似上文所述的薄膜化工艺予以改良——可是，这将带来一个新的问题。

没错，就是对精细加工的严苛要求。如果在相关研究不到位的情况下遭到人为“制裁”，那被卡脖子的一方就不得不面对类似我国在光刻机等行业领域的困境了……

“差不多”，刚起步的预估值还是必然？

现在回头再看一下开头丰田和京都大学合作研发的氟离子固态电池，我们能发现其官宣消息的指标基本和本田去年的结论一致：能量密度达到常规锂离子电池的7倍左右（换算过来大概700~850Wh/kg的样子？）、搭载车型一次充满电可以跑上千公里……考虑到理论（本田去年说的那些）和工程应用的实际有所不同，二者的进度可能差得并不多。

在微观层面，电极可没有那么平整，生长也并非完全规则

关于氟离子电池，丰田和京都大学还有一项细节性的成果，那就是他们声称找到了“避免电极膨胀”（应该是指规避电极晶体不规则生长导致性能下降甚至报废的风险）的方案，即用钴镍铜合金制造阳极。需要指出的是，相关的研究仍在继续，因为丰田他们并不希望损失电池容量——换言之，这样的阳极材料选择会造成损失，必须加以优化。

同时，由于双方公布的技术指标都局限于比较粗略的“概况”，我们可以得到一个初步性的结论：丰田和京都大学的这个氟离子电池项目，和本田之前披露的氟离子电池研发计划，二者很可能都处于研究层面的早期阶段，距离实际应用尚有时日。

正如旭化成工业公司研究员吉野明所言，新的电池技术将让人们“在不进行大规模基础设施改造的情况下，创造全新的世界”，各大巨头有关固态电池应用性研究已经开始偷跑，丰田和本田又显得尤为积极——在经历等离子电视这种另立体系的产业失败之后，现实的日本人已经不愿失去又一个站在产业前排的机会。