我国研发出首例氢负离子原型电池

本网编辑 2025-09-21

“电池家族”又添新成员。2025年9月18日，中国科学院大连化学物理研究所团队开发出新型核壳结构氢负离子电解质，并构建出首例氢负离子原型电池，实现了氢负离子电池从原理概念到实验验证的跨越。

氢被认为是未来清洁能源体系的重要组成部分，通常以氢正离子（质子）、氢负离子和氢原子三种形式存在。其中，氢负离子电子密度高，易极化、反应性强，是一种独特且具有巨大潜力的能量载体。氢负离子电池与目前广泛使用的锂离子电池类似，氢负离子电池利用离子的移动来存储和释放能量。不同的是，这类电池的内部的“搬运工”不再是锂离子，而是氢负离子。

然而，由于缺乏能同时满足高离子电导率、低电子电导率、优良热稳定性和电化学稳定性，以及与电极材料良好兼容性的电解质材料，迄今为止，氢负离子电池尚处于原理概念阶段。

2018年，该团队启动氢负离子传导研究，并于2023年提出了“晶格畸变抑制电子电导”策略，研制出室温超快氢负离子导体。在此基础上，团队以低电子传导且高稳定性的氢化钡薄层包覆稳定性较差的三氢化铈，形成了新型核壳结构复合氢化物，在室温下即可展现快速的氢负离子传导特性，兼具优异的热稳定性与电化学稳定性，是一种理想的电解质材料。

研究团队基于上述新型氢负离子电解质材料，利用经典的储氢材料氢化铝钠作正极，贫氢的二氢化铈作负极，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984mAh/g，且经过20次充放电循环后，仍能保持40mAh/g的容量。团队进一步搭建了叠层电池，把电压提升到1.9伏，并点亮了黄色LED灯，证明了氢负离子电池为电子设备供电的可行性。

据悉，氢负离子电池代表了一种全新的储能技术路径，有望在清洁能源存储与转换领域开辟更多应用场景。

本文内容来源于新能源技术与装备，责任编辑：胡静，审核人：李峥