中國科學院大連化學物理研究所的科研團隊在氫負離子電池領域取得突破性進展,成功研制出全球首款氫負離子原型電池。該成果于近日發表于國際頂級學術期刊《自然》,標志著我國在新型儲能技術領域邁出關鍵一步。
研究團隊通過創新材料設計,攻克了氫負離子電池發展的核心難題。傳統鋰離子電池依賴鋰離子遷移實現充放電,而氫負離子電池則通過氫負離子的定向移動存儲能量。但長期以來,缺乏兼具高離子電導率、低電子電導率及穩定化學性能的電解質材料,導致該技術長期停留在理論階段。
2018年起,科研人員系統開展氫負離子傳導機制研究。2023年,團隊提出"晶格畸變抑制電子電導"的突破性策略,成功開發出室溫下具有超快氫負離子傳導能力的固體電解質。該材料通過將熱穩定性較差的三氫化鈰包裹在氫化鋇薄層中,形成核殼結構復合氫化物,在保持快速離子傳導的同時,顯著提升了材料的熱穩定性和電化學穩定性。
基于新型電解質材料,研究團隊構建了完整的電池體系:采用儲氫性能優異的氫化鋁鈉作為正極材料,配合貧氫狀態的二氫化鈰負極,組裝出具有實用價值的氫負離子原型電池。實驗數據顯示,該電池在室溫條件下即可實現高效的氫負離子遷移,為后續技術轉化奠定了材料基礎。
作為完全不同于鋰離子電池的新型儲能技術,氫負離子電池在大規模儲能、移動電源、特種電源等領域展現出獨特優勢。其工作原理通過氫負離子的氧化還原反應實現能量轉換,理論能量密度顯著高于現有電池體系,且具有更好的安全性能和環境適應性。