全固态锂电池作为下一代能源技术，因其高安全性和潜在的高能量密度而备受关注。然而，商业化应用受限于循环稳定性和能量密度等挑战，关键在于深入理解电极内部反应机制，而锂元素的“可视化”检测是其中的技术瓶颈。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合作，利用先进的中子深度剖面分析（NDP）技术，首次在实验上精准揭示了全固态锂电池传统单层正极的关键缺陷，并定量证实了锂浓度的纵向梯度，为梯度电极设计提供了重要实验依据。该研究成果发表于《Energy & Environmental Science》，为全固态锂电池的基础科学认知和工程化应用开辟了新途径。

⚛️ 全固态锂电池的潜力与挑战：全固态锂电池被视为“下一代能源革命”的关键技术，其在根本上消除了传统锂电池的泄露和起火风险，显著提升了安全性。然而，其商业化进程仍面临循环稳定性和能量密度提升等重大挑战，这些问题的解决有赖于对电极内部反应机制的深入理解。

🔬 中子深度剖面分析（NDP）技术的突破性应用：锂元素的“可视化”检测一直是制约全固态锂电池性能提升的关键痛点。此次研究利用中子深度剖面分析（NDP）技术，该技术是一种先进的核分析技术，能够“透视”材料内部，对锂等轻元素极其敏感，具有高灵敏、高分辨、无损的特点，为研究电池材料提供了前所未有的精确度。

📊 揭示传统单层正极缺陷与实现锂浓度均匀分布：研究团队首次通过NDP技术，精准揭示了全固态锂电池传统单层正极（CC）的关键缺陷，实验直接观测并定量证实了显著的纵向锂浓度梯度。这表明在电极厚度方向上，锂浓度分布并不均匀，为优化电极设计提供了关键数据，也为实现锂浓度的均匀分布奠定了实验基础。

💡 推动全固态锂电池科学认知与工程化应用：该研究通过对锂浓度梯度的精确测量，为梯度电极的核心设计工作提供了有力的实验依据。这项成果不仅深化了对全固态锂电池基础科学的认知，也为推动其工程化应用和性能提升作出了重要贡献，标志着我国在先进分析测试方法和核技术应用领域取得了显著进展。

🚀 国家大科学装置与核分析技术的价值体现：此次研究依托中国先进研究堆这一国家大科学装置，彰显了其在推进科技自立自强中的重要作用。核分析技术在解决交叉学科前沿研究问题、满足国家重大需求方面展现出独特的价值和显著的潜力，为我国在新能源、半导体等关键科技领域的发展提供了有力支撑。

IT之家 8 月 9 日消息，据中核集团官方公众号，全固态锂电池被誉为“下一代能源革命”技术，其从根本上杜绝了传统锂电池可能出现的泄露、起火等风险，安全性显著提升。但其商业化应用仍面临诸多“拦路虎”，比如循环稳定性和能量密度提升等。要解决上述问题，需深入理解电极内部反应机制。然而，锂元素的“可视化”检测一直是行业痛点，这正是制约全固态锂电池性能提升的关键。

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依托中国先进研究堆，利用中子深度剖面分析（Neutron Depth Profiling, NDP）技术，精准揭示了全固态锂电池传统单层正极（CC）的关键缺陷，首次通过实验直接观测并定量证实了显著的纵向锂浓度梯度，在电极厚度方向上实现了锂浓度的均匀分布，为梯度电极核心设计工作提供了有力的实验依据，为推动全固态锂电池基础科学认知及其工程化应用作出重要贡献。

该研究成果发表于国际顶级期刊《Energy & Environmental Science》（《能源与环境科学》，影响因子 30.8）。论文作者为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教授柳明。

IT之家从官方介绍获悉，中子深度剖面分析技术是一种先进的核分析技术，是中子活化分析技术的分支，可以利用中子束“透视”材料内部，就像做一次“无损的 CT 扫描”。由于中子对锂元素这类轻元素极其敏锐，整个“扫描”过程具有高灵敏、高分辨、无损等特点，所以在开展对空气 / 水分敏感的电池材料研究时，中子深度剖面分析技术展现出无可比拟的优势。它能追踪锂离子在电池充放电时的传输过程，就像为锂电池研发装上了“透视锂分布的慧眼”，为优化电池设计、提升电池性能提供精准“导航”。

十多年来，原子能院核物理所活化分析研究团队一直紧跟中子深度剖面分析技术，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，研发出国际领先的中子深度剖面分析装置和技术方法，为我国核工业发展，以及半导体、锂电池等领域科技创新提供了先进的分析测试方法。这充分体现了国家大科学装置对推进科技自立自强发挥的重要作用，以及核分析技术在满足国家重大需求、解决交叉学科前沿研究问题方面的显著作用和独特价值。