近日，中核集團(tuán)中國(guó)原子能科學(xué)研究院攜手清華大學(xué)深圳國(guó)際研究生院，依托中國(guó)先進(jìn)研究堆，利用中子深度剖面分析技術(shù)，精準(zhǔn)揭示全固態(tài)鋰電池傳統(tǒng)單層正極的關(guān)鍵缺陷。相關(guān)研究首次通過實(shí)驗(yàn)直接觀測(cè)并定量證實(shí)顯著的縱向鋰濃度梯度，在電極厚度方向上實(shí)現(xiàn)鋰濃度的均勻分布，為梯度電極核心設(shè)計(jì)工作提供了有力的實(shí)驗(yàn)依據(jù)，對(duì)推動(dòng)全固態(tài)鋰電池基礎(chǔ)科學(xué)認(rèn)知及其工程化應(yīng)用具有重要意義。相關(guān)研究成果發(fā)表于國(guó)際學(xué)術(shù)期刊《能源與環(huán)境科學(xué)》。

被譽(yù)為“下一代能源革命”技術(shù)的全固態(tài)鋰電池，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(fēng)險(xiǎn)，安全性顯著提升，但其商業(yè)化應(yīng)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(nèi)部反應(yīng)機(jī)制。過去，鋰元素的“可視化”檢測(cè)一直是行業(yè)痛點(diǎn)，成為制約全固態(tài)鋰電池性能提升的關(guān)鍵環(huán)節(jié)。

來自中核集團(tuán)中國(guó)原子能科學(xué)研究院的專家介紹，作為一種先進(jìn)的核分析技術(shù)，中子深度剖面分析技術(shù)是中子活化分析技術(shù)的分支，可以利用中子束“透視”材料內(nèi)部，就像做一次無損的“CT掃描”。中子對(duì)鋰元素等輕元素極其敏感，整個(gè)“掃描”過程具有高靈敏、高分辨、無損等特點(diǎn)，在開展對(duì)空氣/水分敏感的電池材料研究時(shí)，中子深度剖面分析技術(shù)具有無可比擬的優(yōu)勢(shì)——它能追蹤鋰離子在電池充放電時(shí)的傳輸過程，就像裝上“透視鋰分布的慧眼”，為優(yōu)化電池設(shè)計(jì)、提升電池性能提供精準(zhǔn)“導(dǎo)航”。

（全固態(tài)鋰電池關(guān)鍵難題被突破）