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“电池家族”喜添新丁。《自然》杂志17日在线发表中国科学家的最新研究成果,来自中国科学院大连化学物理研究所的研究团队 ,开发了一种新型氢负离子电解质,并在此基础上成功研制出全球首块氢负离子原型电池 。这标志着氢负离子电池实现从原理概念到实验验证的跨越。
氢是未来清洁能源体系的重要组成部分,通常以三种形态存在:氢正离子、氢原子和氢负离子。其中 ,氢负离子反应活性强 、电子密度高,是一种潜力巨大的能量载体 。与目前广泛使用的锂离子电池类似,氢负离子电池也通过离子在正负极之间的移动实现充放电,只不过“搬运工 ”从锂离子变成了氢负离子。
“然而 ,由于一直找不到一种能够兼顾高离子传导性、高热和电化学稳定性,并且与电极匹配度高的电解质材料,氢负离子电池长期以来都停留在概念阶段。”论文通讯作者、中国科学院大连化学物理研究所研究员陈萍告诉记者。
在这项研究中 ,研究团队通过创新设计,采用“核壳结构”策略,用氢化钡包裹三氢化铈 ,研制出兼具高氢负离子电导率 、低电子电导率、高稳定性的氢负离子电解质 。基于该材料,团队成功组装出氢负离子原型电池。
实验数据显示,该电池正极首次放电容量高达984毫安时/克 ,充放电循环20次后仍保持402毫安时/克的容量。团队进一步搭建了叠层电池,把电压提升到1.9伏,还成功点亮了LED灯 ,证明了氢负离子电池为电子设备供电的可行性 。
陈萍表示,氢负离子电池是一种全新的储能技术路径,有望在大规模储能、储氢、移动电源等领域发挥重要作用。未来,团队将聚焦氢负离子电池核心材料的研制和性能的优化 ,积极拓展应用场景,为我国绿色能源发展提供有力技术支撑。
(文章来源:科技日报)
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