人民網(wǎng)北京5月14日電 （記者趙竹青）近日，中國科學院大連化學物理研究所（以下簡稱“大連化物所”）陳萍研究員團隊在新型氫負離子電池的研發(fā)和功能開拓上取得重要進展。團隊構建了全球首例以氫氣和金屬為電極的氣-固氫負離子原型電池（以下簡稱“氣固電池”）。

該電池充氫放電、充電放氫，以“氫電共儲”的方式，為常溫、常壓、高效的儲氫提供了原型驗證。相關成果于北京時間5月13日發(fā)表在《焦耳》（Joule）上。

氫負離子是氫的“富電子”態(tài)。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(fā)展下一代全固態(tài)電池的關鍵路徑之一。然而，氫負離子在自然條件下極不穩(wěn)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，于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(wěn)定傳導，隨后于2025年開發(fā)出首例全固態(tài)氫負離子原型電池。團隊基于氫負離子取得的系列成果，進一步提出了“氣-固氫負離子電池”的構想。

團隊利用金屬鎂和氫氣分別作為負極和正極活性物質，組裝出首例可在寬溫域工作的氣-固氫負離子電池。這種電池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，電池在放電時，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，兩極分別釋放氫氣分子和再生金屬，實現(xiàn)了邊充放電、邊儲放氫。

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；而當施加0.3伏電壓時，可在室溫下釋放出重量比約6.0%的氫氣（以電極中MgH2計）；該電池循環(huán)60次后容量保持率超過70%，并且在低至-20度和高達90度的范圍內(nèi)均可正常工作。進一步，團隊將10個單電池堆疊成串聯(lián)電池組，輸出電壓超過2.4伏，成功點亮了LED燈泡，標志著氣-固氫負離子原型電池的問世。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(tǒng)熱儲氫提升了三分之一。

這一原創(chuàng)性成果為破解橫亙氫能利用中半個多世紀的核心技術難題——儲氫，提供了全新的技術路線，擺脫了傳統(tǒng)儲氫所需的高壓（700 atm）或深冷（-253°C）等極端條件，有望催生新型儲氫技術。未來，團隊將聚力發(fā)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，推動氫能產(chǎn)業(yè)的發(fā)展。