中国科大的最新创新为电池供电系统带来了一个更安全、更可持续的未来。

中国科学技术大学（USTC）的一项新研究有可能将可再生电网储能和电动汽车提升到前所未有的高度。

它涉及一种新型化学电池系统，该系统利用氢气作为阳极，而不是传统的锂衍生物。研究小组在《Angewandte Chemie International Edition》上发表了他们的发现。

近年来，氢（H2）由于其良好的电化学性能，作为一种稳定、经济的可再生能源载体受到了广泛的关注。

然而，目前的氢基电池主要利用氢气作为阴极。这限制了它们的电压范围为0.8-1.4 V，并限制了它们的能量存储容量。电池只能在一个有限的电压窗口内工作，这限制了它们能储存和输送的能量。

中国科大的研究团队为了提高电池的性能，克服了这一限制，走上了一条创新的道路。他们提出利用H2作为阳极，可以显著提高能量密度和工作电压。

该团队设计了一个原型电池系统，其配置可以实现高效的锂离子传输，同时最大限度地减少不必要的化学相互作用。该原型被指定为Li-H电池，包括锂金属阳极、用作氢阴极的铂涂层气体扩散层和固体电解质（Li1.3Al0.3Ti1.7（PO 4）3，或LATP）。

经过严格的测试，这个新模型显示出惊人的理论能量密度，每公斤2825瓦时（Wh/kg），稳定的工作电压约为3伏。

此外，该电池表现出卓越的往返效率（RTE：一种传递能量与用于电池充电的能量的度量），达到了惊人的99.7%，这意味着在充放电循环过程中能量消耗最小，具有显著的长期运行稳定性。

为了使该解决方案更具成本效益和安全性，同时提高可制造性，该团队开发了一种无阳极锂氢电池变体，消除了对预安装锂金属的需求。相反，在充电周期中，电池有利于锂盐（特别是LiH2PO4和LiOH）的锂沉积。

这个新的改进版本保留了前面提到的锂-氢电池的优点，同时提供了额外的好处。它使高效的锂电镀和剥离具有令人印象深刻的98.5%的库仑效率（CE：是输入和输出电荷的比率）。

即使在低氢浓度下也能稳定运行，从而减少了对高压氢气储存的依赖。计算建模，如密度泛函理论（DFT是一种计算量子力学建模）模拟，也进行了深入了解锂离子和氢离子如何在电池的电解质中移动。

锂氢电池创新的这一步为先进的能源存储解决方案提供了新的机会，中国科大的研究团队为未来探索锂氢电池技术应用打开了大门。

这一发现的影响可以改变可再生能源系统、远程电力运输和下一代航空的性能和效率。

与普通镍氢电池相比，Li-H系统提供了更高的能量密度和效率。在日益电气化的世界中，它是下一代电力存储系统的有力候选者，正朝着脱碳的方向发展。无阳极版本已经被证明是有效的，为更经济和可扩展的氢基电池建立了一条途径。

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