來源：《中國科學(xué)報》第1版 要聞
發(fā)布時間：2025-09-18
氫負離子原型電池。研究團隊供圖
本報訊（記者孫丹寧）中國科學(xué)院大連化學(xué)物理研究所研究員陳萍、研究員曹湖軍、副研究員張煒進團隊在氫負離子導(dǎo)體開發(fā)及應(yīng)用方面取得重要進展。團隊開發(fā)出新型核殼結(jié)構(gòu)氫負離子電解質(zhì)，并成功構(gòu)建了首例氫負離子原型電池。相關(guān)成果9月17日發(fā)表于《自然》。
氫負離子電池利用離子的移動來存儲和釋放能量。然而，由于缺乏能同時滿足高離子電導(dǎo)率、低電子電導(dǎo)率、優(yōu)良熱穩(wěn)定性和電化學(xué)穩(wěn)定性，以及與電極材料良好兼容性的電解質(zhì)材料，氫負離子電池尚處于原理概念階段，其研發(fā)具有重要的科學(xué)意義和應(yīng)用前景。
2018年，團隊啟動氫負離子傳導(dǎo)研究，并于2023年提出“晶格畸變抑制電子電導(dǎo)”策略，研制出室溫超快氫負離子導(dǎo)體。在此基礎(chǔ)上，團隊以低電子傳導(dǎo)且高穩(wěn)定性的氫化鋇薄層包覆穩(wěn)定性較差的三氫化鈰，形成了一種新型核殼結(jié)構(gòu)復(fù)合氫化物。該材料在室溫下即可展現(xiàn)快速的氫負離子傳導(dǎo)特性，兼具優(yōu)異的熱穩(wěn)定性與電化學(xué)穩(wěn)定性，是一種理想的電解質(zhì)材料。
基于上述新型氫負離子電解質(zhì)材料，團隊利用經(jīng)典的儲氫材料氫化鋁鈉做正極，貧氫的二氫化鈰做負極，組裝出氫負離子原型電池。實驗數(shù)據(jù)顯示，該電池正極首次放電容量高達984毫安時/克，且經(jīng)過20次充放電循環(huán)后，仍能保持402 毫安時/克的容量。團隊進一步搭建了疊層電池，把電壓提升到1.9伏，并成功點亮了黃色LED燈，證明了氫負離子電池為電子設(shè)備供電的可行性。這標志著我國科研人員實現(xiàn)了氫負離子電池從原理概念到實驗驗證的跨越。
氫負離子電池代表了一種全新的儲能技術(shù)路徑，有望在大規(guī)模儲能、儲氫、移動電源、特種電源等領(lǐng)域發(fā)揮重要作用。未來，團隊將聚焦氫負離子電池核心材料研制和性能優(yōu)化，積極拓展應(yīng)用場景，為我國綠色能源發(fā)展提供有力的技術(shù)支撐。
相關(guān)論文信息：https://doi.org/10.1038/s41586-025-09561-3
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