全固態(tài)鋰電池關(guān)鍵難題被突破
來源： 光明日報
2025-08-10 20:33:00
近日，中核集團中國原子能科學研究院攜手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(shù)，精準揭示全固態(tài)鋰電池傳統(tǒng)單層正極的關(guān)鍵缺陷。相關(guān)研究首次通過實驗直接觀測并定量證實顯著的縱向鋰濃度梯度，在電極厚度方向上實現(xiàn)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(jù)，對推動全固態(tài)鋰電池基礎(chǔ)科學認知及其工程化應用具有重要意義。相關(guān)研究成果發(fā)表于國際學術(shù)期刊《能源與環(huán)境科學》。
被譽為“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(nèi)部反應機制。過去，鋰元素的“可視化”檢測一直是行業(yè)痛點，成為制約全固態(tài)鋰電池性能提升的關(guān)鍵環(huán)節(jié)。
來自中核集團中國原子能科學研究院的專家介紹，作為一種先進的核分析技術(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”。中子對鋰元素等輕元素極其敏感，整個“掃描”過程具有高靈敏、高分辨、無損等特點，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(shù)具有無可比擬的優(yōu)勢——它能追蹤鋰離子在電池充放電時的傳輸過程，就像裝上“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”。