我国科学家利用中子技术突破全固态锂电池研发瓶颈

8月9日，中核集团官方公众号发布消息称，被誉为"下一代能源革命"技术的全固态锂电池，从根本上解决了传统锂电池可能存在的泄漏、起火等安全隐患。不过，这项技术的商业化应用仍面临循环稳定性和能量密度提升等关键性挑战。专家指出，要突破这些技术瓶颈，必须深入理解电极内部的反应机制，而其中锂元素的"可视化"检测一直是困扰行业发展的技术难题。

近日，中核集团中国原子能科学研究院与清华大学深圳国际研究生院强强联合，依托中国先进研究堆，采用中子深度剖面分析(NDP)技术取得重大突破。研究团队首次通过实验直接观测并量化了传统单层正极(CC)中存在的纵向锂浓度梯度现象，为实现电极厚度方向上锂浓度的均匀分布提供了关键实验依据。这项研究为全固态锂电池的基础科学研究和工程化应用奠定了重要基础。

值得一提的是，这项具有里程碑意义的研究成果已发表在国际顶级期刊《Energy & Environmental Science》(影响因子30.8)上。论文第一作者为清华大学深圳国际研究生院博士生梁俊威，通讯作者为该校柳明教授，研究团队还包括大湾区大学钱坤助理教授、原子能院肖才锦研究员等专家学者。

据介绍，中子深度剖面分析技术是一种先进的核分析技术，属于中子活化分析的重要分支。该技术利用中子束对材料内部进行"透视"，就像给材料做了一次"无损CT扫描"。由于中子对锂等轻元素具有极高的灵敏度，整个检测过程具备高灵敏度、高分辨率、无损检测等显著优势。特别是在研究对空气和水分敏感的电池材料时，这项技术展现出独特的技术优势。

研究人员形象地比喻说，这项技术就像为锂电池研发装上了"透视锂分布的慧眼"，能够精准追踪锂离子在充放电过程中的传输路径，为优化电池设计和提升性能提供了科学依据。

据了解，原子能院核物理所活化分析研究团队十余年来持续深耕中子深度剖面分析技术。在国家自然科学基金的支持下，团队依托中国先进研究堆，成功研制出国际领先的中子深度剖面分析装置和技术方法。这些成果不仅服务于我国核工业发展，还为半导体、锂电池等领域的科技创新提供了先进的测试分析方法，充分展现了国家大科学装置在推动科技自立自强中的重要作用。