中国科学家成功开发出首例氢负离子原型电池

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2025-09-18
近日，中国科学院大连化学物理研究所团队开发出新型核壳结构氢负离子电解质，并成功构建了首例氢负离子原型电池，这一成果北京时间9月17日在国际学术期刊《自然》发表。

△氢负离子原型电池
氢是未来清洁能源体系的重要组成部分，通常以氢正离子（质子）、氢负离子和氢原子三种形式存在。其中，氢负离子电子密度最高、易极化、反应性最强，是一种独特且具有巨大潜力的能量载体，其研发具有重要的科学意义和应用前景。
2018年，中国科学院大连化物所研究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，研制出室温超快氢负离子导体。在此基础上，团队又以氢化钡（BaH2）薄层包覆三氢化铈（CeH3），研制出了一种新型核壳结构复合氢化物材料。该材料在室温下即可展现快速的氢负离子传导特性，并同时兼具优异的热稳定性与电化学稳定性，是一种理想的电解质材料。

△氢负离子原型电池示意图
基于上述新型氢负离子电解质材料，团队利用经典的储氢材料氢化铝钠（NaAlH4）作正极，贫氢的二氢化铈（CeH2）作负极，组装出首例氢负离子原型电池。团队通过搭建叠层电池，把电压提升到1.9伏，并成功点亮了LED灯，证明了氢负离子电池为电子设备供电的可行性，标志着氢负离子电池成功从“理论模型”迈向了“实验室原型”。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。

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这项技术有什么潜在优势和意义？

· 高能量密度： 从理论上讲，氢负离子电池具有远超现有锂离子电池的能量密度潜力。这意味着在相同重量或体积下，它能储存更多的能量，对于需要长续航的电动汽车、航空航天等领域意义重大。

· 资源丰富与环境友好： 氢是宇宙中最丰富的元素。所使用的其他材料（如镧、铈）属于稀土元素，虽然也称珍贵，但比锂的资源分布更广泛，且无需担心锂资源短缺和价格波动问题。电池材料本身相对环保。

· 开辟新赛道： 它为未来储能技术提供了一个全新的、充满潜力的发展方向，不再局限于锂离子、钠离子等阳离子导体的传统框架。

· 基础科学价值： 这项工作证明了氢负离子在温和条件下（相对较低的温度下）进行可逆电化学反应的可行性，对基础电化学和材料科学是巨大的贡献。

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陸科研重大突破！全球首例「氫負離子原型電池」問世


氫負離子原型電池。圖為大陸團隊成功研發的首例氫負離子原型電池示意圖。（大陸央視╱中國科學院大連化物所）
大陸科學家成功開發出首例氫負離子原型電池。圖為大陸團隊成功研發的首例氫負離子原型電池示意圖。（大陸央視╱中國科學院大連化物所）
大陸央視新聞18日報導，近日，中國科學院大連化學物理研究所團隊開發出新型核殼結構氫負離子電解質，並成功構建了首例氫負離子原型電池，這一成果北京時間17日已在國際學術期刊《自然》發表。


氫是未來清潔能源體系的重要組成部分，通常以氫正離子（質子）、氫負離子和氫原子三種形式存在。其中，氫負離子電子密度最高、易極化、反應性最強，是一種獨特且具有巨大潛力的能量載體，其研發具有重要的科學意義和應用前景。

2018年，中國科學院大連化物所研究團隊啟動氫負離子傳導研究，並於2023年提出了「晶格畸變抑制電子電導」策略，研製出室溫超快氫負離子導體。在此基礎上，團隊又以氫化鋇（BaH2）薄層包覆三氫化鈰（CeH3），研製出了一種新型核殼結構複合氫化物材料。該材料在室溫下即可展現快速的氫負離子傳導特性，並同時兼具優異的熱穩定性與電化學穩定性，是一種理想的電解質材料。

基於上述新型氫負離子電解質材料，團隊利用經典的儲氫材料氫化鋁鈉（NaAlH4）作正極，貧氫的二氫化鈰（CeH2）作負極，組裝出首例氫負離子原型電池。團隊通過搭建疊層電池，把電壓提升到1.9伏，並成功點亮了LED燈，證明了氫負離子電池為電子設備供電的可行性，標誌著氫負離子電池成功從「理論模型」邁向了「實驗室原型」。作為一種全新的儲能技術路徑，氫負離子電池未來有望在大規模儲能、儲氫、移動電源、特種電源等領域發揮重要作用。