電子發(fā)燒友網(wǎng)綜合報道
在新能源探索的征途上，中國科研團(tuán)隊再次實現(xiàn)重大突破。中國科學(xué)院大連化學(xué)物理研究所陳萍、曹湖軍團(tuán)隊的最新研究成果顯示，人類距離構(gòu)建新一代高效清潔能源體系又近了一步——他們成功開發(fā)出全球首個可實際運行的氫負(fù)離子原型電池，并通過實驗證明了其在室溫條件下的穩(wěn)定儲能能力。

氫元素作為宇宙中最豐富的物質(zhì)，在能源領(lǐng)域展現(xiàn)出獨特優(yōu)勢。不同于傳統(tǒng)鋰離子電池依賴金屬離子遷移的儲能機(jī)制，氫負(fù)離子電池通過氫負(fù)離子的快速傳導(dǎo)實現(xiàn)能量存儲與釋放。

這種離子具有更高的電子密度和更強(qiáng)的極化能力，理論上能夠突破現(xiàn)有電池的能量密度瓶頸。然而長久以來，科學(xué)家始終面臨電解質(zhì)材料的三大難題：如何在保證高離子電導(dǎo)率的同時抑制電子泄漏，如何維持材料在復(fù)雜工況下的長期穩(wěn)定性，以及如何確保電極與電解質(zhì)之間的高效匹配。

面對這一系列挑戰(zhàn)，大連化物所的研究團(tuán)隊歷時七年攻關(guān)取得關(guān)鍵性進(jìn)展。他們在2018年啟動項目之初就另辟蹊徑，創(chuàng)新性地采用晶格畸變抑制電子電導(dǎo)策略，成功制備出室溫條件下具備超快氫負(fù)離子傳導(dǎo)能力的新型材料。

2023年的技術(shù)突破更為此次成果奠定基礎(chǔ)——通過將脆弱的氫化鈰（CeH?）顆粒包裹在致密的氫化鋇（BaH?）殼體中，形成獨特的核殼結(jié)構(gòu)復(fù)合材料。這種設(shè)計既保留了CeH?的高離子傳導(dǎo)特性，又借助BaH?外殼有效阻隔了電子通路，使材料在室溫下的氫負(fù)離子電導(dǎo)率提升至實用水平，同時展現(xiàn)出優(yōu)異的熱穩(wěn)定性和電化學(xué)耐久性。

基于這一突破性電解質(zhì)材料，研究團(tuán)隊構(gòu)建了完整的氫負(fù)離子電池系統(tǒng)。該電池以儲氫性能優(yōu)越的氫化鋁鈉（NaAlH?）為正極，以輕質(zhì)的貧氫化合物二氫化鈰（CeH?）為負(fù)極，中間則依靠新型核殼電解質(zhì)實現(xiàn)離子傳輸。

初步測試結(jié)果顯示，該電池的首次放電容量高達(dá)984毫安時/克，經(jīng)過20次充放電循環(huán)后仍保持402毫安時/克的穩(wěn)定容量。更令人振奮的是，當(dāng)研究人員將多個電池單元串聯(lián)組成疊層電池時，系統(tǒng)電壓成功提升至1.9伏，并成功驅(qū)動黃色LED燈持續(xù)發(fā)光，直觀驗證了氫負(fù)離子電池的實際供電能力。

這項成果不僅標(biāo)志著我國在氫能存儲技術(shù)領(lǐng)域躋身國際先進(jìn)行列，更為未來清潔能源體系提供了全新的解決方案。相較于傳統(tǒng)鋰電池，氫負(fù)離子電池在能量密度、安全性以及環(huán)境適應(yīng)性等方面具有顯著優(yōu)勢。

特別是在大規(guī)模儲能和高功率需求場景中，這種新型電池有望發(fā)揮重要作用。隨著研究的持續(xù)深入，我們有理由相信，氫負(fù)離子電池將逐步從實驗室走向市場，成為推動能源革命的重要力量。此次里程碑式的突破，再次彰顯了中國科研工作者在前沿科技領(lǐng)域的創(chuàng)新實力與擔(dān)當(dāng)精神。