我国科学家利用中子技术突破全固态锂电池研发瓶颈

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8月9日，中核集团官方公众号发布消息指出，全固态锂电池被誉为“下一代能源革命”技术，它从根本上解决了传统锂电池可能存在的漏液、燃烧等安全隐患，显著提升了电池使用的安全性。然而，其商业化进程仍面临循环寿命和能量密度提升等关键难题。要攻克这些技术瓶颈，需要深入探究电极内部反应机理。目前，如何实现锂元素的精准监测已成为行业共同的技术难点，这也是制约全固态锂电池性能进一步突破的核心因素。

近期，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合作，依托中国先进研究堆平台，采用中子深度剖面分析技术，精准识别了全固态锂电池传统单层正极结构的关键缺陷。研究团队首次通过实验直接观测并量化了电极内部锂浓度沿厚度方向存在的显著梯度分布现象，为实现电极层内锂元素的均匀分布提供了重要实验支撑，为推动全固态锂电池的基础理论研究与工程应用做出了关键贡献。

该研究成果已发表于国际权威期刊《能源与环境科学》（影响因子30.8）。论文作者包括清华大学深圳国际研究生院博士生梁俊威、大湾区大学助理教授钱坤、原子能院核物理研究所研究员肖才锦等，通讯作者为清华大学深圳国际研究生院柳明教授。

根据官方说明，中子深度剖面分析技术是一种前沿核分析手段，属于中子活化分析技术的重要分支。该技术通过中子束实现对材料内部结构的无损探测，堪称材料领域的“CT扫描”。由于中子对锂等轻元素具有极高的探测灵敏度，整个检测过程具备高精度、高分辨率和无损检测等突出优势，特别适用于对空气和水分敏感的电池材料研究。这项技术能够实时追踪锂离子在充放电过程中的迁移轨迹，如同为锂电池研发装上了“透视锂分布的眼睛”，为优化电池结构设计、提升综合性能提供了精准指导。

十余年来，原子能院核物理所活化分析研究团队持续深耕中子深度剖面分析技术领域。在国家自然科学基金项目支持下，团队依托中国先进研究堆平台，成功研制出国际领先的中子深度剖面分析设备与技术体系，为我国核工业发展以及半导体、锂电池等前沿科技领域提供了先进的检测分析方案。这项成果充分彰显了国家重大科技基础设施在推动科技自主创新中的核心作用，也体现了核分析技术在解决跨学科前沿课题、服务国家战略需求方面的独特价值。