我國科學家突破全固態(tài)鋰電池關鍵難題。記者從中核集團獲悉，近日，中核集團中國原子能科學研究院與清華大學深圳國際研究生院依托中國先進研究堆，利用中子深度剖面分析技術，精準揭示了全固態(tài)鋰電池傳統(tǒng)單層正極的關鍵缺陷，首次通過實驗直接觀測并定量證實了顯著的縱向鋰濃度梯度，在電極厚度方向上實現(xiàn)了鋰濃度的均勻分布，為梯度電極核心設計工作提供了有力的實驗依據，為推動全固態(tài)鋰電池基礎科學認知及其工程化應用作出重要貢獻。該研究成果發(fā)表于國際期刊《能源與環(huán)境科學》。
圖為中子深度剖面分析裝置圖。
全固態(tài)鋰電池被譽為“下一代能源革命”技術，其從根本上杜絕了傳統(tǒng)鋰電池可能出現(xiàn)的泄露、起火等風險，安全性顯著提升。但其商業(yè)化應用仍面臨諸多“攔路虎”，比如循環(huán)穩(wěn)定性和能量密度提升等。要解決上述問題，需深入理解電極內部反應機制。然而，鋰元素的“可視化”檢測一直是行業(yè)痛點，這正是制約全固態(tài)鋰電池性能提升的關鍵。
由AI生成的圖。（中核集團供圖）
中子深度剖面分析技術是一種先進的核分析技術，是中子活化分析技術的分支，可利用中子束“透視”材料內部，就像做一次“無損的CT掃描”。由于中子對鋰元素這類輕元素極其敏銳，整個“掃描”過程具有高靈敏、高分辨、無損等特點，所以在開展對空氣、水分敏感的電池材料研究時，中子深度剖面分析技術展現(xiàn)出無可比擬的優(yōu)勢。它能追蹤鋰離子在電池充放電時的傳輸過程，就像為鋰電池研發(fā)裝上了“透視鋰分布的慧眼”，為優(yōu)化電池設計、提升電池性能提供精準“導航”。
據悉，十多年來，原子能院核物理所活化分析研究團隊一直緊跟中子深度剖面分析技術，在國家自然科學基金項目支持下，依托中國先進研究堆，團隊研發(fā)出國際領先的中子深度剖面分析裝置和技術方法，為我國核工業(yè)發(fā)展，以及半導體、鋰電池等領域科技創(chuàng)新提供了先進的分析測試方法。這充分體現(xiàn)了國家大科學裝置對推進科技自立自強發(fā)揮的重要作用，以及核分析技術在滿足國家重大需求、解決交叉學科前沿研究問題方面的顯著作用和獨特價值。
（原標題：中子深度剖面分析首次精準“透視”全固態(tài)鋰電池鋰濃度分布）
本文鏈接：http://m.enbeike.cn/news-8-6376-0.html我國首次精準“透視”全固態(tài)鋰電池鋰濃度分布
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