氟化物电池的理论能量密度比锂离子电池高 10 倍，想像你的手机和电脑充一次电就可以撑过数天的前景。可惜目前氟化物电池只能在高温环境中发挥导电性能，无法落实到日常，直到最近来自数个研究机构的科学家合作，终于开发出首款可在室温下工作的可充电氟化物电池，准备让氟化物卷土重来。
氟化物电池（fluoride-based battery，FIB）是锂离子电池的一大潜在劲敌，氟和锂那犹如阴阳两面的关系也很耐人寻味：锂是元素周期表中电正性（electropositivity）极高的元素，代表它喜欢丢掉电子；氟则是元素周期表中电负性（electronegativity）最强的元素，代表它最喜欢捕捉电子。
而新研究共同作者、加州理工学院化学教授 Robert Grubbs（2005 年诺贝尔化学奖得主）指出，氟化物电池的理论能量密度比锂离子电池还要高 10 倍，充饱电后使用时间可延长 8 倍，可惜它的重大缺点在于氟化物具腐蚀性、极度活泼，一不小心就会反应太激烈。
此外，1970 年代左右，研究人员也试图开发可充电的氟化物固态电池，但最终电解质氟化物只能在高于 150℃ 的环境中导电，无法落实到日常电器应用；而氟离子又只擅长溶解在固体电解质中，故这些年来，采用液态电解质的氟化物电池迟迟没有重大进展。
已知化学电池结构分成正极、负极与电解质，其电流靠带电原子或离子在电池正、负极间来回穿梭产生，室温状态下，离子于液态电解质中移动起来更游刃有余，所以绝大多数商业化电池都以液态电解质为主。
现在，来自普渡大学化学工程助理教授 Brett Savoie（去年在加州理工学院）、NASA 喷射推进实验室（JPL）、本田研究所（honda research institute）、劳伦斯伯克利国家实验室（Lawrence Berkeley National Laboratory）等机构的研究人员，终于找到一种可让氟化物在室温下溶解的液态电解质，开发出首款室温可充电氟化物电池。
该液体电解质的关键为 BTFE 分子（bis(2,2,2-trifluoroethyl)ether），这使得溶剂有助于氟离子在电池内部稳定来回穿梭。
▲ 氟离子（粉红色）被 BTFE 分子包围。（Source：Brett Savoie/普渡大学）
下一步，研究人员希望延长氟化物电池阴极与阳极的寿命，目前正在钻研如何让铜阴极与这种电解质更和平相处。
氟离子电池比锂离子电池安全，没有过热风险，如果未来可于室温下操作的可充电氟化物电池走出实验室，那么我们离手机充一次电使用数天的现实也将更进一步。新论文发表在《科学》（Science）期刊。
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（首图来源：加州理工学院取自 Brett Savoie/普渡大学）
