近日，中國科學(xué)技術(shù)大學(xué)（簡稱“中國科大”）化學(xué)與材料科學(xué)學(xué)院陳維教授課題組在國際期刊《德國應(yīng)用化學(xué)發(fā)表研究成果，首次發(fā)布了氫氣電極作為正極的電池化學(xué)新體系，為基于氫氣正極設(shè)計高性能電池提供了一種新途徑。

氫氣（H2）作為最具前景且經(jīng)濟(jì)高效的可再生資源之一，可在與高活性電催化劑結(jié)合時，成為一種極具吸引力的電池電極材料。自20世紀(jì)60年代以來，可充電的鎳-氫氣電池因其高穩(wěn)定性、可靠性和耐久性，已被NASA成功應(yīng)用于航空航天領(lǐng)域超過30年。

近年來，中國科大陳維教授課題組聚焦于氫氣電池，創(chuàng)制了不同類型的氫氣電池體系，包括先進(jìn)的鎳-氫氣電池、鹵素-氫氣電池、質(zhì)子-氫氣電池以及碳-氫氣電池等，以其卓越的循環(huán)穩(wěn)定性重新受到關(guān)注，并在大規(guī)模儲能中展現(xiàn)出巨大潛力。

因此，中國科大研究團(tuán)隊提出，氫氣的優(yōu)異氧化還原特性不僅使其可作為負(fù)極，還可作為極具潛力的正極，與低電位負(fù)極配對。研究團(tuán)隊在論文中首次報道了一種可充電鋰金屬-氫氣（Li-H）電池，展現(xiàn)出極具吸引力的電化學(xué)性能，包括高達(dá)2825 Wh kg-1的理論比能量、3 V的放電電壓、99.7%的循環(huán)能量效率、5-20 mAh cm-2的可逆面容量、-20-80 ℃的寬工作溫區(qū)及活性材料的高利用率。

此外，研究團(tuán)隊進(jìn)一步構(gòu)建了一種無負(fù)極Li-H電池，在首次充電時從低成本的鋰鹽中沉積鋰金屬生成負(fù)極，進(jìn)一步提升了電池的實際能量密度和經(jīng)濟(jì)適用性。該工作為基于氫氣正極設(shè)計高性能儲能電池提供了一種新途徑。

該研究工作得到了自然科學(xué)基金委重大研究計劃項目和面上項目、中國科大創(chuàng)新團(tuán)隊培育基金，中國科大人才團(tuán)隊項目以及中國科學(xué)技術(shù)大學(xué)理化實驗中心、超算中心和微納中心的支持。

合報科學(xué)+融媒體工作室

合肥通客戶端—合報全媒體記者 劉小容 實習(xí)生 葛婧萌