独特的氢负离子——氢负离子导体的研发与原型电池的突破

本文回顾了氢负离子（H⁻）导体的研究历程，并重点介绍了2025年的一项突破性进展。研究背景在于，H⁻因其强还原性和高极化率，被认为是构建无枝晶、高能量密度固态电池的理想载流子，但长期以来缺乏能在室温下高效传导H⁻且具备极低电子电导率的固态电解质。研究目的旨在设计一种新型材料，以同时满足离子快速传输与电子有效阻挡的要求。通过构造CeH₃@BaH₂核壳结构——以高H⁻迁移率的CeH₃为核，宽带隙、电子绝缘的BaH₂为壳——研究团队成功实现了电子电导率降低4个数量级（至3.2×10⁻⁶ S/cm），同时室温离子电导率超过10⁻⁴ S/cm，离子迁移数大于0.99。基于此电解质，团队制造了全球首例可在室温下可逆充放电的全固态氢负离子电池，该电池首次放电容量高达理论容量的99.1%，并成功驱动LED灯。结论表明，这一“分而治之”的核壳设计范式为处理混合导体难题提供了新思路，标志着氢负离子电池研究从“能否传导”进入“如何导得更好、用得更久”的新阶段，并展望了其在电网储能、低温电源及氢电耦合等领域的应用前景。