化工儀器網手機版
移動端訪問更便捷
我國首個室溫超快氫負離子導體研發成功！
2023年04月06日 13:13:25
來源：化工儀器網 作者：羊舌木 點擊量：5349
近日，中國科學院大連化學物理研究所陳萍研究員、曹湖軍副研究員團隊研制出首例室溫超快氫負離子導體，并提出了抑制混合導體中電子電導的新策略。
【化工儀器網 項目成果】近日，中國科學院大連化學物理研究所陳萍研究員、曹湖軍副研究員團隊研制出首例室溫超快氫負離子導體，并提出了抑制混合導體中電子電導的新策略。本工作中的理論計算和中子衍射實驗分別與廈門大學副教授吳安安和中國工程物理研究院核物理與化學研究所副研究員夏元華合作完成。
氫負離子是一種頗為“神秘”的單價負離子。當氫原子得到一個外來電子時，就會轉變成氫負離子。氫負離子極化率高，具有強還原性及高氧化還原電勢。由金屬陽離子與氫負離子化合而成的氫化物是一種很具潛力的載氫載能體。氫負離子導體可以作為固態電解質材料，用以構建基于氫負離子的新型二次離子電池、燃料電池和電化學轉化池等，有望在潔凈能源存儲與利用中發揮積極的作用，前景十分迷人。
與目前研究的熱點離子導體材料，諸如鋰離子、鈉離子和質子導體類似，氫負離子導體是一種可以快速傳導氫負離子的固體材料。其應用潛力巨大，有望在二次離子電池、燃料電池、電化學轉化池、膜反應器等方面實現一系列技術革新，是能源儲存和轉化領域的前沿課題。然而氫負離子尺寸較大，在晶格中遷移困難。加上氫負離子極化率高，容易在傳輸中將電子留在晶格，造成材料電子電導較大這一不利現象，研究極具挑戰性。
早在上世紀的變色玻璃研究中，就有學者發現稀土金屬氫化物如LaHx具有快速的氫遷移能力，但它卻是一種離子-電子混合導體，其電子電導較大，阻礙了其作為離子導體的開發。近期，有研究人員向LaHx晶格中引入氧使其形成氧氫化物，可有效地抑制其電子傳導。然而氧的引入也降低了H-的傳導能力。
針對H-離子導體研究所遇到的困境，該研究團隊開創了一種不同的策略——制造晶格畸變抑制電子電導。而機械球磨法正是達到此目的的有效手段。機械球磨是一種操作相對簡單的實驗方法，通過在密閉容器里放置材料和大小不一的鋼球，在高速旋轉下，材料、容器壁和鋼球之間發生強烈的撞擊、剪切和摩擦作用，可以將材料粉碎乃至造成晶格畸變。該方法工藝簡單、環境污染小、應用前景良好。
在此次研究中，科研人員將LaHx顆粒放入機械球磨機中進行高速球磨。經過這種高速的“洗禮”，LaHx顆粒發生了明顯的變形：在高倍率的透射電鏡下觀察到了晶格的畸變和大量的缺陷。這種畸變和缺陷破壞了晶格的長程有序排列，“震”住了電子傳遞，使其電子電導率相比結晶良好的LaHx下降5個數量級以上。
團隊經過大量的嘗試，組裝了由“變形“的LaHx為固體電解質，以TiH2和Ti為電極的固態氫負離子電池，并首次實現了室溫放電。這一令人鼓舞的結果證實了這種全新的二次離子電池的可行性。
該研究團隊20余年一直致力于氫化物的研究，探索、理解這一獨特材料的物性、挖掘其特殊功能是他們的追求。接下來，團隊還將進一步開發、優化氫負離子導體材料、探索其在二次離子電池和電化學轉化池方面的應用。
(資料來源：中國科學報)
相關閱讀 Related Reading
查看更多+-
西北師范大學科研團隊聯合無錫貝塔醫藥科技有限公司成功研制了國內首款C-14核電池——“燭龍一號”工程樣機。2025-03-17 13:13:58
-
總產值超1.2萬億！2024年全國鋰離子電池產業發展勢頭強勁
2024年我國鋰電池總產量1170GWh，同比增長24%，行業總產值超過1.2萬億元。2025-02-28 10:18:13 -
目前固態電池的主要發展方向是以硫化物電解質為主體電解質匹配高鎳三元正極和硅碳負極的技術路線。性能目標是能量密度400瓦時/公斤、循...2025-02-24 13:43:57
-
浙江白馬湖實驗室與蘇州大學聯合團隊研發的小面積單結鈣鈦礦太陽能電池，穩態效率達到26.81%，刷新了世界紀錄。2025-02-19 13:22:06
-
近日，為加速推動新型儲能制造業的高質量發展，工業和信息化部等八部門聯合印發了《新型儲能制造業高質量發展行動方案》。方案提出，到20...2025-02-18 11:28:57
-
華中科技大學武漢光電國家研究中心邵明教授、張新亮教授團隊成功實現了兼具優異的機械柔韌性和高光電轉換效率的可拉伸太陽能電池，為可穿戴...2025-02-12 11:16:28
版權與免責聲明
- ①凡本網注明“來源：化工儀器網”的所有作品，均為浙江興旺寶明通網絡有限公司-化工儀器網合法擁有版權或有權使用的作品，未經本網授權不得轉載、摘編或利用其他方式使用上述作品。已經本網授權使用作品的，應在授權范圍內使用，并注明“來源：化工儀器網”。違反上述聲明者，本網將追究其相關法律責任。
- ②本網轉載并注明自其他來源（非化工儀器網）的作品，目的在于傳遞更多信息，并不代表本網贊同其觀點和對其真實性負責，不承擔此類作品侵權行為的直接責任及連帶責任。其他媒體、網站或個人從本網轉載時，必須保留本網注明的作品第一來源，并自負版權等法律責任。
- ③如涉及作品內容、版權等問題，請在作品發表之日起一周內與本網聯系，否則視為放棄相關權利。
