手机要换电池了？中国首款氢负离子电池亮相，能量密度远超锂电

中国科学院大连化学物理研究所的一间实验室。

一枚普通的LED小灯泡，稳定地发出柔和的光芒。

点亮它的，不是普通的干电池，也不是常用的锂电池。

而是可能承载着未来能源希望的首例氢负离子原型电池。

2025年9月的这个夜晚，注定要写入能源科技史册。

这项中国科研团队自主研发的突破性成果，很快登上国际顶级期刊《自然》杂志。

这枚小小的原型电池，究竟蕴藏着怎样的巨大能量？

它又将如何改变未来？

科学界的完美构想

要理解这次突破有多不容易，得先知道什么是氢负离子电池。

氢是宇宙中最普遍的元素，是未来的清洁能源明星。

氢在能源反应中，有三种形式。

氢原子、带正电的质子（氢正离子），以及带负电的氢负离子。

与广泛使用的锂离子电池原理类似，都是依靠离子在正负极之间来回奔跑来储存和释放电能。

但不同的地方在于，氢负离子一次能扛的电子更多。

理论上能量密度会非常惊人。

这听起来像个完美的构想，对吧？

科学家们很早就意识到了它的巨大潜力。

然而，几十年过去了，它却一直停留在纸面的理论阶段。

卡住整个领域的，是关键的电解质材料。

它就像是电池内部的“高速公路”，专门让氢负离子快速通过。

但又必须严格禁止电子乱窜。

这条“高速公路”需要同时满足好几个近乎苛刻的条件。

既要离子电导率高，又要电子电导率低，还要非常稳定。

长期以来，没有材料能同时胜任。

这条通往未来的能源高速公路，似乎成了一条断头路。

中国团队凿穿壁垒

长达七年的坚守，终于迎来转机。

2018年起，中国科学院大连化物所的陈萍研究员、曹湖军研究员和张炜进副研究员带领的团队，就认准了这个方向，开始了默默无闻的攻关。

科研的道路没有捷径，有的只是无数次尝试与失败。

转机出现在2023年。

团队创新性地提出了“晶格畸变抑制电子电导”的策略。

简单说，就是他们通过巧妙的材料设计，在原子层面上给氢负离子的“跑道”做了精妙的“改造”。

让它们跑得更顺畅，同时又给电子设置了“路障”。

在此基础上，团队成功研制出核壳结构复合氢化物。

它就像“夹心巧克力”，外层是氢化钡薄层，内芯是三氢化铈。

这种独特结构，让新材料在室温下就有快速的氢负离子传导能力。

并且兼具优异的热稳定性和电化学稳定性。

困扰多年的电解质材料难题，终于被中国团队找到了破解的钥匙。

这条路，通了！

理论再完美，也需要实验来验证。

基于这款新型电解质，团队开始组装真正的氢负离子原型电池。

他们选用氢化铝钠作为正极，贫氢的二氢化铈作为负极。

成功构建了首例氢负离子原型电池。

实验数据给出了令人振奋的结果。

这款原型电池正极的首次放电容量高达984毫安时/克。

做个不精确但直观的对比，这个数值远高于目前许多商用锂离子电池正极材料的水平。

更关键的是稳定性。经过20次充放电循环后，它仍能保持402毫安时/克的容量。

这表明它具备了基本的可循环能力，为后续研发打下了坚实的基础。

当然，单个电池的电压还较低。

于是，科研人员将多个原型电池叠层组合，将电压提升到了1.9伏。

就是这1.9伏，稳稳地点亮了那盏LED灯。

这束光，虽然微弱，却意义非凡。

氢负离子电池，终于从论文的“原理”，走到看得见、摸得着的“实验室原型”。

它可能改变世界

你可能会想，这听起来不就是一种新电池吗？和我们有什么关系？

这项技术的潜力，远不止于给手机或电动车充电。

它是大规模储能领域的“明日之星”，最被寄予厚望的领域。

风能、太阳能不稳定，靠天吃饭。

我们需要巨大的“充电宝”，把白天用不完的太阳能存起来晚上用。

氢负离子电池凭借其潜在的高能量密度和材料可持续性，有望成为构建新型电网的基石，让清洁能源真正成为主角。

它是一种更精巧的“储氢”方式。

传统的氢气储存，需要高压或超低温条件，危险且成本高。

而氢负离子电池，本质上是一种固体的、化学的储氢方式。

可能更安全、更便捷，为氢能的应用打开新的大门。

它还是特种电源和移动电源。

在一些对重量和能量密度要求极高的特殊领域，这项技术也可能大显身手。

比如航空航天、长途交通运输。

投资分析机构指出，每一次能源载体的更替，都可能催生全新的产业链和投资机遇。

从铅酸到锂电，我们见证了智能手机和电动汽车的崛起。

那么，从锂电到氢负离子，前方又会是怎样的新世界？

这足以让我们充满想象。

在欢呼突破时，我们也需要冷静的思考。

氢负离子电池虽炫，但氢气易爆风险高，原型安全性未完善，量产难度飙升。

还有评论指出“稳定性问题没解决前，成本太高难落地，实验室到市场还得熬几年。”

这些现实，也是科研团队下一步必须攻坚的堡垒。

目前，这还是一个实验室的原型，它的循环寿命（目前仅测试20次）、安全性、制造成本，都面临着巨大的挑战。

从原型机到商业化产品，中间隔着数年甚至数十年才能跨越的鸿沟。

但这束已经被点亮的灯，给了我们方向和希望。

这条路是可行的。

接下来就是让这条路变得更宽、更平、更坚固。

让更多的“车辆”能安全、高效地通行。

人类能源，是一部不断发现和驾驭更高效、更清洁能量载体的历史。

从木材到煤炭，从石油到锂电池，每一次变化都重塑了世界。

中国科学家们七年的坚守和智慧，点亮了一盏不一样的灯。

这盏灯，照亮了一条全新的技术路径，属于氢负离子的未来之路。

这条路注定不平坦，但它的尽头，是更绿色、更可持续的未来。

期待这束微光，成为照亮人类明天的光芒。#头条深一度#

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素材来源

1.《北京新闻》股掌柜：电池技术突破释放能源革命与投资新机遇

2.《中国新闻网》全新储能技术路径 中国团队成功研发首例氢负离子原型电池

3.《北京日报》首例氢负离子原型电池诞生，能点亮小灯泡

4.《央视新闻》我国科学家成功开发出首例氢负离子原型电池

本文作者 | 柠檬雪
责任编辑 | 淡淡翠
策划 | 淡淡翠