近日，中國科學技術大學（簡稱“中國科大”）化學與材料科學學院陳維教授課題組在國際期刊《德國應用化學發(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新體系，為基于氫氣正極設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)濟高效的可再生資源之一，可在與高活性電催化劑結合時，成為一種極具吸引力的電池電極材料。自20世紀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成功應用于航空航天領域超過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，中國科大研究團隊提出，氫氣的優(yōu)異氧化還原特性不僅使其可作為負極，還可作為極具潛力的正極，與低電位負極配對。研究團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性能，包括高達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，研究團隊進一步構建了一種無負極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極，進一步提升了電池的實際能量密度和經(jīng)濟適用性。該工作為基于氫氣正極設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基金委重大研究計劃項目和面上項目、中國科大創(chuàng)新團隊培育基金，中國科大人才團隊項目以及中國科學技術大學理化實驗中心、超算中心和微納中心的支持。

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