首块氢负离子原型电池研制成功

“电池家族”喜添新丁。《自然》杂志17日在线发表中国科学家的最新研究成果，来自中国科学院大连化学物理研究所的研究团队，开发了一种新型氢负离子电解质，并在此基础上成功研制出全球首块氢负离子原型电池。这标志着氢负离子电池实现从原理概念到实验验证的跨越。

图为氢负离子原型电池。

氢是未来清洁能源体系的重要组成部分，通常以三种形态存在：氢正离子、氢原子和氢负离子。其中，氢负离子反应活性强、电子密度高，是一种潜力巨大的能量载体。与目前广泛使用的锂离子电池类似，氢负离子电池也通过离子在正负极之间的移动实现充放电，只不过“搬运工”从锂离子变成了氢负离子。

“然而，由于一直找不到一种能够兼顾高离子传导性、高热和电化学稳定性，并且与电极匹配度高的电解质材料，氢负离子电池长期以来都停留在概念阶段。”论文通讯作者、中国科学院大连化学物理研究所研究员陈萍告诉记者。

氢负离子原型电池示意图。

在这项研究中，研究团队通过创新设计，采用“核壳结构”策略，用氢化钡包裹三氢化铈，研制出兼具高氢负离子电导率、低电子电导率、高稳定性的氢负离子电解质。基于该材料，团队成功组装出氢负离子原型电池。

实验数据显示，该电池正极首次放电容量高达984毫安时/克，充放电循环20次后仍保持402毫安时/克的容量。团队进一步搭建了叠层电池，把电压提升到1.9伏，还成功点亮了LED灯，证明了氢负离子电池为电子设备供电的可行性。

陈萍表示，氢负离子电池是一种全新的储能技术路径，有望在大规模储能、储氢、移动电源等领域发挥重要作用。未来，团队将聚焦氢负离子电池核心材料的研制和性能的优化，积极拓展应用场景，为我国绿色能源发展提供有力技术支撑。

（中国科学院大连化学物理研究所供图）