中国科学家创世界纪录！“下一代电池”有戏了。作为目前电池领域的“主力”，全固态锂离子电池正面临能量密度有限、伴随锂枝晶的安全隐患、锂元素原料供应紧缺等多重挑战。谁将是“下一代电池”的有力竞争者？全固态氟离子电池有望成为一股“新势力”。
近日，中国科学技术大学教授马骋团队设计出一种新型氟离子固态电解质——钙钛矿氟离子导体，首次实现室温下全固态氟离子电池的稳定长循环，在25℃下持续充放电4581小时后，容量没有发生显著衰减。这一成果创造了全固态氟离子电池领域循环时间最长、容量保持率最高的世界纪录，让人们看到未来电池多元化发展的希望。
马骋介绍，构筑可传输氟离子的液态电解质极其困难，即便成功也存在安全隐患。如果能使用不可燃的无机固态电解质构筑全固态电池，毫无疑问将更有实用价值。但是，这一技术路线颇具挑战——氟离子固态电解质的离子电导率大多偏低，只能在高温下工作；少数全固态氟离子电池虽然可在室温下充放电，但电化学窗口极窄，充放电不到10次容量就几乎衰减为0，没有实际应用价值。
马骋团队几乎是从“零”起步。他们历时两年研发的新型氟离子固态电解质——钙钛矿氟离子导体，采用了特别有利于阴离子传输的钙钛矿结构，在具备高离子电导率的同时，还拥有较宽的电化学窗口，突破了过去“高离子电导率”与“宽电化学窗口”不能兼得的重大技术瓶颈，且对于潮气的稳定性远超全固态锂电池常用的硫化物和氯化物固态电解质。
全固态氟离子电池理论能量密度最高可接近每升5000瓦时，约是目前商业化锂离子电池能量密度的8倍，也超过正在研发的锂空气电池。就安全性能而言，全固态锂电池锂枝晶生长造成短路一直是难以克服的瓶颈。氟是电负性最强的元素，极难转变为相应的单质，不易形成锂枝晶，因此基于不可燃无机固态电解质的氟离子电池，安全性能无疑更好。
马骋透露，全固态氟离子电池要想真正走进“寻常百姓家”，不仅需要基础科学的突破，还需要综合考虑成本和可持续发展，因此仍然要经历漫长的过程。“钙钛矿氟离子导体的发现为破解这些问题带来希望。一旦成功，全固态氟离子电池将以优异的安全性和极高的能量密度对新能源汽车、储能等重度依赖电池技术的领域带来颠覆性变革。”