全球能源行業(yè)正經(jīng)歷深刻的重構(gòu)，脫碳需求與可持續(xù)替代方案的探索，使電力存儲成為推動(dòng)電動(dòng)汽車普及及可再生能源并網(wǎng)的關(guān)鍵技術(shù)挑戰(zhàn)。在此背景下，基于氫負(fù)離子（H?）傳輸?shù)臍潆姵仉m早年被視為理論上的潛力股，卻因長期面臨技術(shù)壁壘而難以走出實(shí)驗(yàn)室。

長期以來，氫負(fù)離子在可充電電化學(xué)系統(tǒng)中的應(yīng)用受阻，核心難點(diǎn)在于缺乏兼具高化學(xué)穩(wěn)定性、足夠離子電導(dǎo)率及電極兼容性的固態(tài)電解質(zhì)。這一缺失導(dǎo)致該技術(shù)長期停留在理論計(jì)算與小規(guī)模實(shí)驗(yàn)階段。然而，中國科學(xué)院大連化學(xué)物理研究所團(tuán)隊(duì)近期成功攻克了這一歷史瓶頸，為功能性設(shè)備的開發(fā)打開了大門。

該成果已發(fā)表于國際期刊《自然》。研究團(tuán)隊(duì)設(shè)計(jì)并構(gòu)建了全球首臺基于氫負(fù)離子傳輸?shù)墓虘B(tài)氫電池原型。與主流的鋰離子電池不同，該新興技術(shù)利用氫的Zui輕同位素以陰離子（H?）形式進(jìn)行能量傳輸。研究人員指出，這種設(shè)計(jì)在理論上具有顯著優(yōu)勢，特別是能有效避免鋰離子電池中常見的金屬枝晶生長問題，從而大幅提升設(shè)備的安全性與使用壽命。

該原型電池完全采用固態(tài)結(jié)構(gòu)，摒棄了易燃的液態(tài)電解質(zhì)，進(jìn)一步增強(qiáng)了安全性。在材料選擇上，正極采用氫化鈉鋁（NaAlH?），負(fù)極采用二氫化鈰（CeH?），均為固態(tài)儲氫領(lǐng)域已知的成熟材料，有利于未來的工業(yè)整合。成功的關(guān)鍵在于團(tuán)隊(duì)設(shè)計(jì)了創(chuàng)新的“核殼”結(jié)構(gòu)固態(tài)電解質(zhì)：以三氫化鈰（CeH?）為高離子電導(dǎo)率的核，外層包裹具有優(yōu)異化學(xué)穩(wěn)定性的氫化鋇（BaH?）殼層。這種名為3CeH3@BaH2的材料在室溫下即可傳導(dǎo)氫負(fù)離子，且在60攝氏度以上表現(xiàn)出離子超導(dǎo)體特性。

初步實(shí)驗(yàn)室測試顯示，該原型電池正極在室溫下的比放電容量接近984毫安時(shí)/克，數(shù)值極為亮眼。經(jīng)過20次充放電循環(huán)后，容量仍保留約402毫安時(shí)/克，證明了系統(tǒng)的可充電性。電池工作電壓約為1.9伏，并成功點(diǎn)亮了一盞黃色LED燈，標(biāo)志著該技術(shù)已跨越理論模擬，進(jìn)入實(shí)物驗(yàn)證階段。

這一突破使氫負(fù)離子電池正式進(jìn)入替代鋰電池的技術(shù)視野。在電動(dòng)汽車及大規(guī)模儲能領(lǐng)域，減少對鋰、鈷、鎳等關(guān)鍵礦產(chǎn)的依賴已成為戰(zhàn)略重點(diǎn)。盡管前景廣闊，但該原型電池在商業(yè)化前仍需克服諸多挑戰(zhàn)，包括電解質(zhì)的規(guī)模化制備、鈰和鋇等材料的成本控制、長循環(huán)壽命驗(yàn)證（需達(dá)到數(shù)百甚至數(shù)千次）以及電芯模組化集成等。目前，該技術(shù)雖尚未具備直接上市條件，但從理論走向?qū)嵨矧?yàn)證的跨越，已為未來能源存儲生態(tài)開辟了一條極具潛力的新賽道。

對于中國及全球行業(yè)從業(yè)者而言，這一成果不僅展示了中國在前沿能源材料領(lǐng)域的原始創(chuàng)新能力，也提示我們：在鋰電池主導(dǎo)的格局下，關(guān)注并布局下一代固態(tài)電池技術(shù)路線，將是確保未來能源安全與產(chǎn)業(yè)鏈競爭力的關(guān)鍵。