Hydridionen (H?) gelten aufgrund ihrer geringen Masse und ihres hohen Redoxpotentials als vielversprechende Ladungsträger für elektrochemische Geräte der nächsten Generation. Der Mangel an effizienten Elektrolyten mit schneller Hydridionenleitfähigkeit, thermischer Stabilität und Elektrodenkompatibilität hat ihre praktische Anwendung jedoch behindert.
In einer in Nature veröffentlichten Studie entwickelte die Gruppe von Prof. CHEN Ping vom Dalian Institute of Chemical Physics (DICP) der Chinesischen Akademie der Wissenschaften (CAS) einen neuartigen Kern-Schale-Hydridionenelektrolyten und konstruierte den ersten wiederaufladbaren Hydridionen-Prototyp-Akku.
Mithilfe eines Heteroübergangs-inspirierten Designs synthetisierten Forscher ein neuartiges Kern-Schale-Komposithydrid, 3CeH3 @ BaH2 , bei dem eine dünne BaH2- Schale CeH3 einkapselt . Diese Struktur nutzt die hohe Hydridionenleitfähigkeit von CeH3 und die Stabilität von BaH2 und ermöglicht so eine schnelle Hydridionenleitung bei Raumtemperatur sowie eine hohe thermische und elektrochemische Stabilität.
Darüber hinaus konstruierten die Forscher einen CeH 2 |3CeH 3 @BaH 2 |NaAlH 4 -Prototyp einer Festkörper-Hydridionenbatterie unter Verwendung von NaAlH 4 , einem klassischen Wasserstoffspeichermaterial, als aktive Kathodenkomponente. Die positive Elektrode der Batterie lieferte bei Raumtemperatur eine anfängliche Entladekapazität von 984 mAh/g und behielt nach 20 Zyklen 402 mAh/g.
In einer gestapelten Konfiguration erreichte die Betriebsspannung 1,9 V und versorgte eine gelbe Leuchtdiodenlampe mit Strom, was ein überzeugendes Beispiel für praktische Anwendungen darstellte.
Durch die Verwendung von Wasserstoff als Ladungsträger konnte die Dendritenbildung vermieden werden, was den Weg für eine sichere, effiziente und nachhaltige Energiespeicherung ebnete. Dank der anpassbaren Eigenschaften hydridbasierter Materialien bieten Hydrid-Ionen-Batterien ein enormes Potenzial für die Speicherung und Umwandlung sauberer Energie.
Zeitschrift
Nature
DOI
Credits
DICP
