全固態(tài)鋰電池被譽為“下一代能源革命”技術，但解決其循環(huán)穩(wěn)定性和能量密度提升等問題，需要通過鋰元素的“可視化”檢測來深入理解電極內(nèi)部反應機制。
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(jù)，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)表于國際頂級期刊《能源與環(huán)境科學》。
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，可以利用中子束“透視”材料內(nèi)部，就像做一次“無損的CT掃描”。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”。
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，團隊依托中國先進研究堆，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。