近日，中国科学技术大学化学与材料科学学院陈维教授课题组在国际期刊《德国应用化学》发表研究成果，首次发布了氢气电极作为正极的电池化学新体系，为基于氢气正极设计高性能电池提供了一种新途径。
氢气（H2）作为最具前景且经济高效的可再生资源之一，可在与高活性电催化剂结合时，成为一种极具吸引力的电池电极材料。自20世纪60年代以来，可充电的镍-氢气电池因其高稳定性、可靠性和耐久性，已被NASA成功应用于航空航天领域超过30年。
近年来，中国科大陈维教授课题组聚焦于氢气电池，创制了不同类型的氢气电池体系，包括先进的镍-氢气电池、卤素-氢气电池、质子-氢气电池以及碳-氢气电池等，以其卓越的循环稳定性重新受到关注，并在大规模储能中展现出巨大潜力。
因此，中国科大研究团队提出，氢气的优异氧化还原特性不仅使其可作为负极，还可作为极具潜力的正极，与低电位负极配对。研究团队在论文中首次报道了一种可充电锂金属-氢气（Li-H）电池，展现出极具吸引力的电化学性能，包括高达2825Wh kg-1的理论比能量、3V的放电电压、99.7%的循环能量效率、5-20mAh cm-2的可逆面容量、-20℃~80℃的宽工作温区及活性材料的高利用率。
Li-H电池结构和工作示意图。（图源：中国科大新闻网）
此外，研究团队进一步构建了一种无负极Li-H电池，在首次充电时从低成本的锂盐中沉积锂金属生成负极，进一步提升了电池的实际能量密度和经济适用性。该工作为基于氢气正极设计高性能储能电池提供了一种新途径。
该研究工作得到了自然科学基金委重大研究计划项目和面上项目、中国科大创新团队培育基金，中国科大人才团队项目以及中国科学技术大学理化实验中心、超算中心和微纳中心的支持。
来源：中国科学技术大学新闻网 合肥日报
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