中國科學家成功設計出全球首個可運作的氫化物離子電池，為國家的綠色發展鋪平了道路，並為未來的能源儲存開啟了新的可能性。這一創新來自中國科學院大連化學物理研究所（DICP）的研究團隊，他們研發了一種全固態原型，使用鈉鋁氫化物（NaAlH4）作為主要材料。報導指出，這個團隊將無機固體化合物用作正極，並採用缺氫的二氫化鈰作為負極，這兩者都是常見的氫儲存材料，廣泛應用於能源領域。
研究人員表示，使用氫作為電荷載體可以在原理上避免有害金屬樹枝晶的形成，這為清潔能源儲存與轉換開辟了新的研究途徑。根據研究團隊的說法，氫化物離子（H⁻）被認為是下一代電化學設備的有希望的電荷載體，因為它們具有低質量和高氧化還原電位。然而，目前效率高的電解質缺乏快速的氫化物離子導電性、熱穩定性及電極兼容性，這限制了其實際應用的發展。為了解決這一問題，由DICP氫能與先進材料主任陳平博士領導的團隊，開發了新型的核殼離子電解質。
這種核殼結構的氫化物離子電解質和三明治結構的全固態氫化物離子原型電池，研究人員通過一種異質結構靈感的設計合成了3CeH3@BaH2材料，這種材料的薄鈉氫化物（BaH2）外殼包覆了三氫化鈰（CeH3）。這一結構利用了CeH3的高氫化物離子導電性和BaH2的穩定性，使得在室溫下實現快速的氫化物離子導電，同時具備高熱穩定性和電化學穩定性。團隊指出，這種新型的核殼氫化物3CeH3@BaH2在室溫下具有快速的氫導電性，並在超過60攝氏度時成為超離子導體。研究人員隨後利用這一材料建構了CeH2|3CeH3@BaH2|NaAlH4，即首個可充電的氫化物離子原型電池。
該電池的正極在室溫下的初始比放電容量達到984 毫安時每克（mAh/g），在經過20個循環後仍能保持402 mAh/g的性能。科學家們表示，這一新設計使得氫化物離子在室溫下能夠高效導電，並解決了長期以來使該技術停留在理論階段的瓶頸。他們確認，這一創新在堆疊配置中的工作電壓達到1.9 伏特（V），並成功驅動了一盞黃色發光二極管燈，這成為了實際應用的一個有力示範。
這一開創性的解決方案標誌著在氫化物離子原型電池方面邁出了一大步，將這項技術從理論概念推進到實驗驗證其可行性。研究團隊在新聞稿中表示，通過採用氫作為電荷載體，這項技術避免了樹枝晶的形成，為安全、高效及可持續的能源儲存鋪平了道路。他們強調，氫化物離子電池因氫基材料的可調性而在清潔能源儲存與轉換中具有強大的潛力，這項技術預計將在大規模儲能系統、氫儲存、便攜式及移動電源以及專業能源應用中發揮重要作用。這項研究已發表在《自然》期刊上。
