科技日?qǐng)?bào)記者 陸成寬

“電池家族”喜添新丁。《自然》雜志17日在線發(fā)表中國(guó)科學(xué)家的最新研究成果，來(lái)自中國(guó)科學(xué)院大連化學(xué)物理研究所的研究團(tuán)隊(duì)，開(kāi)發(fā)了一種新型氫負(fù)離子電解質(zhì)，并在此基礎(chǔ)上成功研制出全球首塊氫負(fù)離子原型電池。這標(biāo)志著氫負(fù)離子電池實(shí)現(xiàn)從原理概念到實(shí)驗(yàn)驗(yàn)證的跨越。

氫是未來(lái)清潔能源體系的重要組成部分，通常以三種形態(tài)存在：氫正離子、氫原子和氫負(fù)離子。其中，氫負(fù)離子反應(yīng)活性強(qiáng)、電子密度高，是一種潛力巨大的能量載體。與目前廣泛使用的鋰離子電池類(lèi)似，氫負(fù)離子電池也通過(guò)離子在正負(fù)極之間的移動(dòng)實(shí)現(xiàn)充放電，只不過(guò)“搬運(yùn)工”從鋰離子變成了氫負(fù)離子。

“然而，由于一直找不到一種能夠兼顧高離子傳導(dǎo)性、高熱和電化學(xué)穩(wěn)定性，并且與電極匹配度高的電解質(zhì)材料，氫負(fù)離子電池長(zhǎng)期以來(lái)都停留在概念階段?！闭撐耐ㄓ嵶髡?、中國(guó)科學(xué)院大連化學(xué)物理研究所研究員陳萍告訴記者。

在這項(xiàng)研究中，研究團(tuán)隊(duì)通過(guò)創(chuàng)新設(shè)計(jì)，采用“核殼結(jié)構(gòu)”策略，用氫化鋇包裹三氫化鈰，研制出兼具高氫負(fù)離子電導(dǎo)率、低電子電導(dǎo)率、高穩(wěn)定性的氫負(fù)離子電解質(zhì)?；谠摬牧?，團(tuán)隊(duì)成功組裝出氫負(fù)離子原型電池。

實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)顯示，該電池正極首次放電容量高達(dá)984毫安時(shí)/克，充放電循環(huán)20次后仍保持402毫安時(shí)/克的容量。團(tuán)隊(duì)進(jìn)一步搭建了疊層電池，把電壓提升到1.9伏，還成功點(diǎn)亮了LED燈，證明了氫負(fù)離子電池為電子設(shè)備供電的可行性。

陳萍表示，氫負(fù)離子電池是一種全新的儲(chǔ)能技術(shù)路徑，有望在大規(guī)模儲(chǔ)能、儲(chǔ)氫、移動(dòng)電源等領(lǐng)域發(fā)揮重要作用。未來(lái)，團(tuán)隊(duì)將聚焦氫負(fù)離子電池核心材料的研制和性能的優(yōu)化，積極拓展應(yīng)用場(chǎng)景，為我國(guó)綠色能源發(fā)展提供有力技術(shù)支撐。

（中國(guó)科學(xué)院大連化學(xué)物理研究所供圖）