初の水素化物イオン電池プロトタイプを開発(Researcher Develop First Hydride Ion Prototype Battery)

2025-09-18 中国科学院(CAS)

中国科学院大連化学物理研究所の研究チームが、世界初の「水素化物イオンプロトタイプ電池」を開発し、その成果が『Nature』誌に掲載された。水素化物イオン(H⁻)は高い電子密度を持ち、反応性が高いため、次世代の有望なエネルギーキャリアとされる。従来は適切な電解質材料がなく概念段階に留まっていたが、研究チームはセリウム三水素化物にバリウム水素化物の薄膜を被覆したコア–シェル構造の複合水素化物を開発。これにより室温でのH⁻伝導を実現した。正極にNaAlH₄、負極にCeH₂を用いた電池で充放電に成功し、積層構造により1.9Vを発生させLEDの点灯を確認。この技術は、大規模エネルギー貯蔵やモバイル電源への応用が期待されている。

<関連情報>

常温充電可能な全固体水素化物イオン電池 A room temperature rechargeable all-solid-state hydride ion battery

Jirong Cui,Ren Zou,Weijin Zhang,Hong Wen,Jinyao Liu,Shangshang Wang,Shukun Liu,Hetong Chen,Wei Liu,Xiaohua Ju,Weiwei Wang,Tao Gan,Jiong Li,Jianping Guo,Teng He,Hujun Cao & Ping Chen
Nature  Published:17 September 2025
DOI:https://doi.org/10.1038/s41586-025-09561-3

初の水素化物イオン電池プロトタイプを開発(Researcher Develop First Hydride Ion Prototype Battery)

Abstract

As a negative charge carrier, the hydride ion (H) is more energetic, polarizable and reactive than cations1. An H-mediated electrochemical process is fundamentally different from existing systems and enables the development of innovative electrochemical devices, such as rechargeable batteries, fuel cells, electrolysis cells and gas separation membranes2. Here we developed a core-shell hydride 3CeH3@BaH2, which exhibits fast H conduction at ambient temperature and becomes a superionic conductor above 60 °C. This hydride allows us to construct an all-solid-state rechargeable H battery CeH2|3CeH3@BaH2|NaAlH4, which operates at ambient conditions using NaAlH4 and CeH2 as cathode and anode materials, respectively. This battery has an initial specific capacity of 984 mAh g−1 and retains 402 mAh g−1 after 20 cycles. Using hydrogen as charge carriers can avoid the formation of detrimental metal dendrites, in principle, which creates new research avenues for clean energy storage and conversion.

0402電気応用
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