近日，国家自然科学基金委员会网站发布《国家自然科学基金委员会2025年度报告》。中国科学院大连化学物理研究所陈萍研究员团队完成的“室温全固态氢负离子二次电池”成功入选国家自然科学基金委2025年度资助成果巡礼，为化学科学部六项代表性成果之一。

基金委官方网站报道

氢负离子（H⁻）是氢原子获得一个电子后形成的阴离子，具有质量轻、氧化还原电位低（H₂/H⁻，–2.3V相对于标准氢电极）等特性，被认为是电化学器件中的新一类型载流子，在推动二次电池、燃料电池、电解池等技术革新方面展现出重要应用潜力。然而，由于缺乏能同时具备高离子电导率、低电子电导率、高热稳定性和电化学稳定性且与电极兼容的电解质材料，氢负离子二次电池技术迄今为止未能实现突破。因此，开发综合性能优异的氢负离子导体被视为固态离子学和氢能领域的前沿课题。

在自然科学基金委[青年科学基金项目（C类）22309175、面上项目22279130]等资助下，中国科学院大连化学物理研究所陈萍研究员、曹湖军研究员、张炜进副研究员团队合作在氢负离子导体及氢负离子原型电池研究方面取得进展。成果以“A room temperature rechargeable all-solid-state hydride ion battery”为题，发表在Nature上。

团队先前利用“晶格畸变抑制电子电导”的特性，开发出室温超快氢负离子导体（相关成果于2023年发表在Nature上）。在此研究基础上，团队以低电子传导且高稳定性的氢化钡薄层包覆稳定性较差的三氢化铈，设计并制备了一种新型核壳结构复合氢化物——3CeH₃@BaH₂。该材料在室温下即可展现出快速的氢负离子传导特性，同时兼具优异的热稳定性和电化学稳定性。采用3CeH₃@BaH₂作电解质，经典的储氢材料氢化铝钠作正极，贫氢的二氢化铈作负极，团队实现了全固态氢负离子原型电池的构筑。电池首次放电容量高达984 mAh/g，经过20次充放电循环后仍能保持402mAh/g的容量。进一步地，搭建叠层电池将电压提升至1.9V，并成功点亮了LED（发光二极管），证明了氢负离子电池为电子设备供电的可行性。该研究实现了氢负离子电池从“原理概念”到“实验验证”的跨越。

核壳结构复合氢化物3CeH₃@BaH₂电解质和全固态氢负离子原型电池

基金委官方网站报道：室温全固态氢负离子二次电池

本工作原文链接：https://www.nature.com/articles/s41586-025-09561-3