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氫負(fù)離子原型電池。（受訪單位供圖）

氫負(fù)離子原型電池示意圖。（受訪單位供圖）

中國科學(xué)院大連化學(xué)物理研究所陳萍研究員、曹湖軍研究員、張煒進(jìn)副研究員團(tuán)隊近日在氫負(fù)離子導(dǎo)體開發(fā)及應(yīng)用方面取得重要進(jìn)展，成功研發(fā)出新型氫負(fù)離子原型電池。相關(guān)成果17日發(fā)表在權(quán)威學(xué)術(shù)期刊《自然》上。

氫負(fù)離子電池代表了一種全新的儲能技術(shù)路徑，有望在大規(guī)模儲能、儲氫、移動電源、特種電源等領(lǐng)域發(fā)揮重要作用。

與目前廣泛使用的鋰離子電池類似，氫負(fù)離子電池利用氫負(fù)離子的移動來存儲和釋放能量。然而，由于缺乏能同時滿足高離子電導(dǎo)率、低電子電導(dǎo)率、優(yōu)良熱穩(wěn)定性和電化學(xué)穩(wěn)定性，以及與電極材料良好兼容性的電解質(zhì)材料，此前氫負(fù)離子電池尚處于原理概念階段。

?2018年，科研團(tuán)隊啟動氫負(fù)離子傳導(dǎo)研究，并于2023年提出了“晶格畸變抑制電子電導(dǎo)”策略，研制出室溫超快氫負(fù)離子導(dǎo)體。在此基礎(chǔ)上，研究團(tuán)隊以低電子傳導(dǎo)且高穩(wěn)定性的氫化鋇薄層包覆穩(wěn)定性較差的三氫化鈰，形成了一種新型核殼結(jié)構(gòu)復(fù)合氫化物，該材料在室溫下即可展現(xiàn)快速的氫負(fù)離子傳導(dǎo)特性，并同時兼具優(yōu)異的熱穩(wěn)定性與電化學(xué)穩(wěn)定性，是一種理想的電解質(zhì)材料。

基于上述新型氫負(fù)離子電解質(zhì)材料，團(tuán)隊利用經(jīng)典的儲氫材料氫化鋁鈉作正極，貧氫的二氫化鈰作負(fù)極，組裝出新型氫負(fù)離子原型電池，標(biāo)志著我國科研人員實(shí)現(xiàn)了氫負(fù)離子電池從原理概念到實(shí)驗(yàn)驗(yàn)證的跨越。