据外媒报道，中国科学技术大学（University of Science and Technology of China）的研究团队开发出一种利用氢气作为阳极的新型化学电池系统，相关研究成果已发表在期刊《Angewandte Chemie International Edition》上。

图片来源：中国科学技术大学

氢气（H2）因其良好的电化特性而成为一种稳定且经济高效的可再生能源载体。然而，传统的氢基电池主要利用氢气作为阴极，这将其电压范围限制在0.8-1.4 V，并限制了其整体储能能力。

为了克服这一局限性，中国科学技术大学的研究团队提出了一种新方法：利用氢气作为阳极，以显著提高能量密度和工作电压。当氢气与锂金属搭配作为阳极时，电池表现出卓越的电化学性能。

研究人员设计了一个锂-氢电池系统原型，其中包含锂金属阳极、用作氢阴极的铂涂层气体扩散层和固体电解质（Li1.3Al0.3Ti1.7(PO4)3，或LATP）。这种配置既能实现高效的锂离子传输，又能最大限度地减少不必要的化学作用。

通过测试，锂-氢电池的理论能量密度达到2825Wh/kg，电压稳定在3V左右。此外，该电池的往返效率（RTE）达到了99.7%，表明电池在充放电循环过程中能量损失极小，同时保持了长期稳定性。

为了进一步提高成本效益、安全性和简化制造程序，该研究团队还开发出无阳极的锂-氢电池，无需预先安装锂金属。取而代之的是，电池在充电过程中会从电解质中的锂盐（LiH2PO4和LiOH）中沉积锂。

这种电池既保留了标准锂-氢电池的优点，又具有其它优势。它能够实现高效的锂电镀和剥离，库仑效率（CE）高达98.5%。此外，即使在低氢浓度下，它也能稳定运行，从而减少了对高压氢气储存的依赖。为了解锂离子和氢离子如何在电池电解质中移动，研究人员还进行了密度泛函理论（DFT）模拟等计算建模。

锂-氢电池技术的这一突破为先进的储能解决方案提供了新的机遇，其潜在应用领域涵盖可再生能源电网、电动汽车甚至航空航天技术。与传统的镍氢电池相比，锂-氢电池系统可提供更高的能量密度和效率，是下一代储能的理想选择。该电池的无阳极版本为更具成本效益和可扩展性的氢基电池奠定了基础。