中國(guó)科學(xué)院大連化學(xué)物理研究所科研團(tuán)隊(duì)近日在國(guó)際儲(chǔ)能領(lǐng)域取得突破性進(jìn)展，成功研制出全球首例氫負(fù)離子原型電池，相關(guān)研究成果已發(fā)表于國(guó)際頂級(jí)學(xué)術(shù)期刊《自然》。這項(xiàng)創(chuàng)新成果標(biāo)志著我國(guó)在新型儲(chǔ)能技術(shù)領(lǐng)域邁出關(guān)鍵一步，為未來(lái)清潔能源應(yīng)用開(kāi)辟了新路徑。

氫元素作為清潔能源體系的核心載體，存在氫正離子、氫原子和氫負(fù)離子三種形態(tài)。其中，氫負(fù)離子因其獨(dú)特的電子結(jié)構(gòu)特性——高電子密度、強(qiáng)極化能力和優(yōu)異反應(yīng)活性，被視為極具潛力的能量傳輸介質(zhì)。然而，由于氫負(fù)離子傳導(dǎo)機(jī)制復(fù)雜，長(zhǎng)期以來(lái)相關(guān)研究進(jìn)展緩慢，制約了其產(chǎn)業(yè)化應(yīng)用。

研究團(tuán)隊(duì)自2018年起聚焦氫負(fù)離子傳導(dǎo)機(jī)制，經(jīng)過(guò)五年持續(xù)攻關(guān)，于2023年創(chuàng)新性提出"晶格畸變抑制電子電導(dǎo)"理論，成功開(kāi)發(fā)出室溫條件下具備超快傳導(dǎo)能力的氫負(fù)離子導(dǎo)體材料。在此基礎(chǔ)上，科研人員采用核殼結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)理念，將三氫化鈰（CeH3）核心與氫化鋇（BaH2）薄層復(fù)合，研制出兼具高離子電導(dǎo)率、優(yōu)異熱穩(wěn)定性和電化學(xué)穩(wěn)定性的新型電解質(zhì)材料。該材料在常溫環(huán)境下即可實(shí)現(xiàn)高效的氫負(fù)離子遷移，為電池構(gòu)建提供了關(guān)鍵基礎(chǔ)。

基于新型電解質(zhì)材料，研究團(tuán)隊(duì)構(gòu)建了完整的氫負(fù)離子電池體系：采用氫化鋁鈉（NaAlH4）作為正極材料，選用貧氫態(tài)的二氫化鈰（CeH2）作為負(fù)極材料。通過(guò)疊層結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)，電池輸出電壓達(dá)到1.9伏特，成功驅(qū)動(dòng)LED燈發(fā)光，驗(yàn)證了該技術(shù)為電子設(shè)備供電的可行性。這一突破性進(jìn)展將氫負(fù)離子電池從理論模型轉(zhuǎn)化為可操作的實(shí)驗(yàn)室原型，為后續(xù)技術(shù)優(yōu)化和產(chǎn)業(yè)化應(yīng)用奠定了基礎(chǔ)。

據(jù)科研人員介紹，氫負(fù)離子電池技術(shù)展現(xiàn)出獨(dú)特的優(yōu)勢(shì)：其能量傳輸機(jī)制區(qū)別于傳統(tǒng)鋰離子電池，在儲(chǔ)能密度、充放電效率等方面具有潛在優(yōu)勢(shì)。該技術(shù)未來(lái)有望應(yīng)用于大規(guī)模儲(chǔ)能系統(tǒng)、氫能儲(chǔ)存、便攜式電源及特種電源等領(lǐng)域，為構(gòu)建新型能源體系提供重要技術(shù)支撐。