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室温狂飙！中国造全球首个氢负离子电池点亮未来能源
2025/10/15 9:41:07 点击数：11
在新能源探索的征途上，中国科研团队再次实现重大突破。中国科学院大连化学物理研究所陈萍、曹湖军团队的最新研究成果显示，人类距离构建新一代高效清洁能源体系又近了一步——他们成功开发出全球首个可实际运行的氢负离子原型电池，并通过实验证明了其在室温条件下的稳定储能能力。
氢元素作为宇宙中最丰富的物质，在能源领域展现出独特优势。不同于传统锂离子电池依赖金属离子迁移的储能机制，氢负离子电池通过氢负离子的快速传导实现能量存储与释放。
这种离子具有更高的电子密度和更强的极化能力，理论上能够突破现有电池的能量密度瓶颈。然而长久以来，科学家始终面临电解质材料的三大难题：如何在保证高离子电导率的同时抑制电子泄漏，如何维持材料在复杂工况下的长期稳定性，以及如何确保电极与电解质之间的高效匹配。
面对这一系列挑战，大连化物所的研究团队历时七年攻关取得关键性进展。他们在2018年启动项目之初就另辟蹊径，创新性地采用晶格畸变抑制电子电导策略，成功制备出室温条件下具备超快氢负离子传导能力的新型材料。
2023年的技术突破更为此次成果奠定基础——通过将脆弱的氢化铈（CeH₃）颗粒包裹在致密的氢化钡（BaH₂）壳体中，形成独特的核壳结构复合材料。这种设计既保留了CeH₃的高离子传导特性，又借助BaH₂外壳有效阻隔了电子通路，使材料在室温下的氢负离子电导率提升至实用水平，同时展现出优异的热稳定性和电化学耐久性。
基于这一突破性电解质材料，研究团队构建了完整的氢负离子电池系统。该电池以储氢性能优越的氢化铝钠（NaAlH₄）为正极，以轻质的贫氢化合物二氢化铈（CeH₂）为负极，中间则依靠新型核壳电解质实现离子传输。
初步测试结果显示，该电池的首次放电容量高达984毫安时/克，经过20次充放电循环后仍保持402毫安时/克的稳定容量。更令人振奋的是，当研究人员将多个电池单元串联组成叠层电池时，系统电压成功提升至1.9伏，并成功驱动黄色LED灯持续发光，直观验证了氢负离子电池的实际供电能力。
这项成果不仅标志着我国在氢能存储技术领域跻身国际先进行列，更为未来清洁能源体系提供了全新的解决方案。相较于传统锂电池，氢负离子电池在能量密度、安全性以及环境适应性等方面具有显著优势。
特别是在大规模储能和高功率需求场景中，这种新型电池有望发挥重要作用。随着研究的持续深入，我们有理由相信，氢负离子电池将逐步从实验室走向市场，成为推动能源革命的重要力量。此次里程碑式的突破，再次彰显了中国科研工作者在前沿科技领域的创新实力与担当精神。
氢元素作为宇宙中最丰富的物质，在能源领域展现出独特优势。不同于传统锂离子电池依赖金属离子迁移的储能机制，氢负离子电池通过氢负离子的快速传导实现能量存储与释放。
这种离子具有更高的电子密度和更强的极化能力，理论上能够突破现有电池的能量密度瓶颈。然而长久以来，科学家始终面临电解质材料的三大难题：如何在保证高离子电导率的同时抑制电子泄漏，如何维持材料在复杂工况下的长期稳定性，以及如何确保电极与电解质之间的高效匹配。
面对这一系列挑战，大连化物所的研究团队历时七年攻关取得关键性进展。他们在2018年启动项目之初就另辟蹊径，创新性地采用晶格畸变抑制电子电导策略，成功制备出室温条件下具备超快氢负离子传导能力的新型材料。
2023年的技术突破更为此次成果奠定基础——通过将脆弱的氢化铈（CeH₃）颗粒包裹在致密的氢化钡（BaH₂）壳体中，形成独特的核壳结构复合材料。这种设计既保留了CeH₃的高离子传导特性，又借助BaH₂外壳有效阻隔了电子通路，使材料在室温下的氢负离子电导率提升至实用水平，同时展现出优异的热稳定性和电化学耐久性。
基于这一突破性电解质材料，研究团队构建了完整的氢负离子电池系统。该电池以储氢性能优越的氢化铝钠（NaAlH₄）为正极，以轻质的贫氢化合物二氢化铈（CeH₂）为负极，中间则依靠新型核壳电解质实现离子传输。
初步测试结果显示，该电池的首次放电容量高达984毫安时/克，经过20次充放电循环后仍保持402毫安时/克的稳定容量。更令人振奋的是，当研究人员将多个电池单元串联组成叠层电池时，系统电压成功提升至1.9伏，并成功驱动黄色LED灯持续发光，直观验证了氢负离子电池的实际供电能力。
这项成果不仅标志着我国在氢能存储技术领域跻身国际先进行列，更为未来清洁能源体系提供了全新的解决方案。相较于传统锂电池，氢负离子电池在能量密度、安全性以及环境适应性等方面具有显著优势。
特别是在大规模储能和高功率需求场景中，这种新型电池有望发挥重要作用。随着研究的持续深入，我们有理由相信，氢负离子电池将逐步从实验室走向市场，成为推动能源革命的重要力量。此次里程碑式的突破，再次彰显了中国科研工作者在前沿科技领域的创新实力与担当精神。
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