我國科研團隊成功研發全球首例原型氣固電池

觀點網訊：5月13日，據中新網報道，中國科學院大連化學物理研究所(大連化物所)陳萍研究員團隊最近成功構建全球首例以氫氣和金屬為電極的氣-固氫負離子原型電池(原型氣固電池)，並通過充氫放電、充電放氫，以“氫電共儲”方式為實現常溫、常壓、高效儲氫提供了驗證。

這項在新型氫負離子電池研發和功能開拓上取得重要進展的成果論文，北京時間5月13日夜間在國際專業學術期刊《焦耳》(Joule)上線發表。

陳萍研究員表示，這一原創性成果為破解制約氫能利用半個多世紀的儲氫核心技術難題提供了全新技術路線，擺脫了傳統儲氫所需的高壓(700標準大氣壓)或深冷(-253°C)等極端條件，有望催生新型儲氫技術。

她透露，研究團隊未來将聚力發展更高性能氫負離子導體和電極材料，提升電池性能，形成專有技術，加快氫負離子電池向實用化邁進，推動氫能産業發展。

中國科學院大連化物所介紹，氫負離子是氫的“富電子”态，以氫負離子作為載流子，能夠兼具高反應性和高能量等特征，是發展下一代全固态電池的關鍵路徑之一。然而，氫負離子在自然條件下極不穩定，科學家很難利用它直接參與電化學儲能。

陳萍團隊自2018年起開展氫負離子傳導研究，2023年構建出新型氫負離子電解質材料，使氫負離子得以在低溫條件下穩定傳導，2025年開發出首例全固态氫負離子原型電池。基于氫負離子取得的系列成果，進一步提出氣-固氫負離子電池的構想。

在本項研究中，研究團隊利用金屬鎂和氫氣分别作為負極和正極活性物質，組裝出全球首例可在寬溫域工作的氣-固氫負離子原型電池。其讓氫負離子在為電池提供高能量的同時，巧妙地與電化學儲氫銜接，實現“一箭雙雕”：電池放電時，氫氣在正極被還原為氫負離子，金屬在負極被氧化為陽離子形成金屬氫化物；充電時，兩極分别釋放氫氣分子和再生金屬，實現邊充放電、邊儲放氫。

對氣-固氫負離子原型電池進行的實驗結果顯示：充氫時，該電池初始放電容量高達1526毫安時/克；施加0.3伏電壓時，可在室溫下釋放出重量比約6.0%的氫氣；該電池循環60次後容量保持率超過70%，並在-20°C至90°C的範圍内均可正常工作。

研究團隊随後将10個單電池堆疊成串聯電池組，輸出電壓超過2.4伏，成功點亮LED燈泡，標志着氣-固氫負離子原型電池構建成功。能效分析結果進一步表明，該“氫電共儲”體系的能量利用效率可達93.9%，比傳統熱儲氫提升了三分之一。

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