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。
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。
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”。
而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，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。
氢负离子电池的核心优势
优势 | 简介 |
超高能量密度 | 理论能量密度远超当前锂离子电池，有望达到>3500Wh/kg（锂离子电池普遍为150-300Wh/kg），这意味着在相同重量下，续航能力可提升一个数量级。 |
原材料丰富且成本低 | 关键材料涉及氢元素以及一些稀土金属或碱土金属（如钙、锶等），地壳储量丰富，价格远低于锂、钴、镍等，从根本上解决了锂资源卡脖子问题。 |
高安全性 | 氢负离子电池的电解液通常为固态，不易燃易爆，从根本上避免了液态电解质锂电池的热失控和燃烧风险。 |
环保友好 | 主要材料无毒或低毒，且易于回收，对环境更友好。 |
资料来源：观研天下整理
同时，政策与资金支撑方面，中国“十四五”规划、“碳中和、2060”目标以及《新能源汽车产业发展规划》等顶层设计，均将下一代高性能储能技术列为重点突破方向。氢负离子电池作为极具潜力的技术路线，有望获得持续的国家基金（如国家自然科学基金、重点研发计划）和地方政府支持。
技术突破的预期方面，全球材料科学不断进步，尤其在新型固态电解质、纳米材料、界面改性技术等方面的发展，为降低氢负离子电池的工作温度提供了可能，而中国科研机构在这些领域非常活跃。（WYD）
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