大连化学物理研究所，成功研制出全球首例以氢负离子为基础的原型电池，能量密度极高、安全性极强，并且在国际顶尖期刊《自然》上发表了相关研究成果。 这可不是随便搞搞的小实验，人家研究了7年才搞出来的。 氢负离子电池听起来很玄乎，其实原理挺简单。 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。 就是把锂离子换成氢负离子，听起来简单，做起来可不容易。 这个氢负离子的脾气可不好，想要驯服不容易。 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，氢负离子电池此前一直处于原理概念阶段。 陈萍这个团队可不是临时起意搞这个研究的，人家专门搞氢化物研究20多年了。 陈萍团队聚焦金属氢化物的研究已超过20年，从最初的储氢材料研究到后来的化学固氮，再到如今的氢负离子导体。 从2002年开始就在《自然》期刊上发论文，这积累可不是盖的。 他们先是在2023年搞出了超快氢负离子导体，为后面的电池研究打下基础。 陈萍研究员、曹湖军副研究员团队提出了一种全新材料设计研发策略，通过机械化学方法在稀土氢化物——氢化镧（LaHx）晶格中引入大量的缺陷和晶界，开发了首例温和条件下超快氢负离子导体。 这个发现相当厉害，之前的氢负离子导体都要在300度左右才能工作，他们搞出来的在零下40度到80度都能用。 此前报道的氢负离子导体只能在300℃左右实现超快传导，而本工作实现了在温和条件下（-40至80℃温度范围内）的超快离子传导。 这个温度范围就很实用了，不需要额外加热设备。 有了导体材料，下一步就是搞电池了。 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，研制出稀土氢化物基低温超快氢负离子导体。 但是前面搞出来的材料热稳定性不够好，所以又改进了。 为克服上述材料热稳定性不足的问题，团队以大带宽高稳定性的BaH2薄层包覆稳定性较差的CeH3，形成了一种新型核壳结构复合氢化物3CeH3@BaH2。 这个核壳结构听起来复杂，其实就是用一种稳定的材料包住不稳定的材料，像给核桃加个壳一样。 该材料在室温下即可展现快速的氢负离子传导特性，并具有优异的热稳定性和宽的电化学窗口，是一种理想的电解质材料。 有了合适的电解质，就能组装电池了。 基于上述新型氢负离子电解质，团队利用经典储氢材料NaAlH4和CeH2分别作为正、负极活性物质，构建了CeH2|3CeH3@BaH2|NaAlH4全固态氢负离子原型电池。 这个电池的性能数据看起来相当不错。 984毫安时每克的容量，这个数字相当惊人，比普通锂电池高不少。 他们还实际点亮了LED灯，证明这个电池真的能用。 团队搭建了叠层电池，把工作电压提升到1.9 V，并点亮了黄色LED灯，证明了该电池为电子设备供电的可行性。 能点亮LED灯说明电池确实能输出电流，不是纸上谈兵。 这个研究的第一作者是DNL1901组群崔继荣博士，和中国科学技术大学-大连化物所联合培养博士研究生邹韧。 年轻的研究生能在《自然》上发文章，相当不容易。 这个氢负离子电池的优势还挺明显的。 锂电池最怕的就是枝晶问题，会导致电池短路甚至起火，氢负离子电池就没这个毛病。 而且氢化物材料选择余地很大。 储氢领域已研发了大量的氢化物，这为氢负离子二次电池的研发提供了充足的材料选择和性能优化的空间。 这意味着未来还有很大的改进空间，性能可能会越来越好。 这个技术的应用前景也很广阔。 作为一种全新的储能技术路径，氢负离子电池未来有望在大规模储能、储氢、移动电源、特种电源等领域发挥重要作用。 从手机充电器到大型储能站，都可能用上这种电池。 不过现在还只是原型电池，离商业化还有一段路要走。 但是能做出来实际能用的电池，已经是很大的突破了。 科学研究就是这样，一步步积累，慢慢突破。 从2018年开始研究氢负离子传导，到2023年搞出导体，再到现在做出电池，每一步都很扎实。 这种踏踏实实做研究的精神值得点赞。 现在这个电池还很小，但是已经证明了原理可行。 下一步就是想办法放大规模，提高性能，降低成本。 如果真能量产，说不定几年后我们手机里用的就是氢负离子电池了。 信息来源： 全新储能技术路径 中国团队成功研发首例氢负离子原型电池·中国新闻网·2025-09-18
