我国全球首创“氢负离子”电池，能量密度约为固态锂电池3倍！

《自然》杂志9月17日发表我国科学家一项成果，中科院大连化物所全球首创的新型氢负离子原型电池，室温下首次放电容量达984mAh/g，并可在1.9V放电并点亮黄色LED灯。把该放电容量和工作电压转换成能量密度后，高达1870Wh/kg。目前科学家研究固态锂电池的目标是500Wh/kg，大连化物所这个氢负离子电池，能量达到了该目标的3倍。如果汽车上能使用该电池，续航将飙出天际。

不过官方报道的放电容量984mAh/g，是正极材料首次放电容量，如果加上负极、电解质之类的，水平可能未必有这么高。不过目前固态电池宣布的正极材料放电容量，大致也只有三五百，相比这个氢负离子电池还是小不少。并且这个氢负离子电池目前才刚出世，还只是个原型，不排除未来有进一步提高的可能。目前该电池表现出的问题，看上去主要是放电电压较低，如果要用在新能源汽车上，肯定还有无比遥远的路要走。目前新能源车最值得期待的，还是固态锂电池。

固态电池目前主要有三条路线，硫化物、氧化物和聚合物。其中氧化物、硫化物属于无机固体材料，而聚合物则属于有机固体电解质。除此之外其实还有卤化物，但热度没有前三种大。以最热门的三种固态电解质材料来说，氧化物最大优点是氧化稳定性，硫化物最大优点是离子导电率，聚合物最大优点是制备工艺和加工成本。但这些电解质目前也都有各自的缺点，所以可以将其与液态电解质复合，做出来的就是常说的半固态电池。

不管哪种固态电池路线，对锂的需求量都非常大，而锂这种矿物虽然近几年价格比较低，但长远看供给远远赶不上消费。而这次化物所研制的氢负离子电池，除了比容量大之外，一个很大的优点是不依赖贵金属。首先氢就不用说了，有水有电的地方就有氢。

根据报道，氢负离子电池正极材料是氢化铝钠，负极材料是二氢化铈，电解质是氢化钡包覆的三氢化铈。这里面除了铈是稀土元素，其他都不稀缺。而铈可以说是最不稀缺的轻稀土，我国北方轻稀土矿中，镧铈占80%多。并且与其他稀土伴生，要开采其他稀土就难免会得到很多镧和铈。根据中国有色网2021年统计，我国稀土年产量约15万吨，其中9万吨都是镧铈产品，而镧铈的年消费量只有4万吨，也就是每年会过剩5万吨。所以铈虽然是稀土，但其实稀而不缺。

因而整体算下来，化物所这个氢负离子电池，不管从资源角度还是能量密度角度，都非常有潜力。另外按照官方说法，“全固态H⁻二次电池以氢元素作为载流子，原理上能有效规避金属枝晶引起的短路问题”。也就是这个氢负离子电池，本身可以做成固态电池，而相较锂固态电池，它因为避免了锂枝晶问题，因而更加安全。

所以我个人对这个氢负离子电池是充满了期待，就不知道啥时候能商业化应用，尤其是装在新能源车上了。按照固态电池的发展速度，保不齐等个几十年也不意外，说到底还是自己活的不够长啊！