我國(guó)科研人員研發(fā)出首例氫負(fù)離子原型電池
文章來源：中化新網(wǎng) 更新時(shí)間：2025-09-18 14:04:34
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“電池家族”又添新成員。近日，中國(guó)科學(xué)院大連化學(xué)物理研究所研究員陳萍、曹湖軍與副研究員張煒進(jìn)團(tuán)隊(duì)開發(fā)出新型核殼結(jié)構(gòu)氫負(fù)離子電解質(zhì)，并構(gòu)建出首例氫負(fù)離子原型電池，實(shí)現(xiàn)了氫負(fù)離子電池從原理概念到實(shí)驗(yàn)驗(yàn)證的跨越。
氫被認(rèn)為是未來清潔能源體系的重要組成部分，通常以氫正離子（質(zhì)子）、氫負(fù)離子和氫原子三種形式存在。其中，氫負(fù)離子電子密度高，易極化、反應(yīng)性強(qiáng)，是一種獨(dú)特且具有巨大潛力的能量載體。氫負(fù)離子電池與目前廣泛使用的鋰離子電池類似，氫負(fù)離子電池利用離子的移動(dòng)來存儲(chǔ)和釋放能量。不同的是，這類電池的內(nèi)部的“搬運(yùn)工”不再是鋰離子，而是氫負(fù)離子。
然而，由于缺乏能同時(shí)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，迄今為止，氫負(fù)離子電池尚處于原理概念階段。
2018年，該團(tuán)隊(duì)啟動(dòng)氫負(fù)離子傳導(dǎo)研究，并于2023年提出了“晶格畸變抑制電子電導(dǎo)”策略，研制出室溫超快氫負(fù)離子導(dǎo)體。在此基礎(chǔ)上，團(tuán)隊(duì)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，形成了新型核殼結(jié)構(gòu)復(fù)合氫化物，在室溫下即可展現(xiàn)快速的氫負(fù)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。
研究團(tuán)隊(duì)基于上述新型氫負(fù)離子電解質(zhì)材料，利用經(jīng)典的儲(chǔ)氫材料氫化鋁鈉作正極，貧氫的二氫化鈰作負(fù)極，組裝出氫負(fù)離子原型電池。
實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)顯示，該電池正極首次放電容量高達(dá)984mAh/g，且經(jīng)過20次充放電循環(huán)后，仍能保持40mAh/g的容量。團(tuán)隊(duì)進(jìn)一步搭建了疊層電池，把電壓提升到1.9伏，并點(diǎn)亮了黃色LED燈，證明了氫負(fù)離子電池為電子設(shè)備供電的可行性。
據(jù)悉，氫負(fù)離子電池代表了一種全新的儲(chǔ)能技術(shù)路徑，有望在清潔能源存儲(chǔ)與轉(zhuǎn)換領(lǐng)域開辟更多應(yīng)用場(chǎng)景。
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