本報北京8月9日電(記者張曉華)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,依託中國先進研究堆,利用中子深度剖面分析技術,精準揭示全固態鋰電池傳統單層正極的關鍵缺陷。相關研究首次通過實驗直接觀測並定量證實顯著的縱向鋰濃度梯度,在電極厚度方向上實現鋰濃度的均勻分布,為梯度電極核心設計工作提供了有力的實驗依據,對推動全固態鋰電池基礎科學認知及其工程化應用具有重要意義。相關研究成果發表於國際學術期刊《能源與環境科學》。 被譽為「下一代能源革命」技術的全固態鋰電池,從根本上杜絕了傳統鋰電池可能出現的洩露、起火等風險,安全性顯著提升,但其商業化應用仍面臨諸多「攔路虎」,比如循環穩定性和能量密度提升等。要解決上述問題,需深入理解電極內部反應機制。過去,鋰元素的「可視化」檢測一直是行業痛點,成為制約全固態鋰電池性能提升的關鍵環節。 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,中子深度剖面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具有無可比擬的優勢——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」,為優化電池設計、提升電池性能提供精準「導航」。 作者:本報記者 張曉華《光明日報》( 2025年08月10日 04版)
北京8月8日電 (記者 孫自法)施普林格·自然旗下專業學術期刊《自然-氣候變化》最新發表一篇中國團隊完成的研究論文指出,包括銦、銀、錫等10多種關鍵礦物的短缺可能阻礙低碳技術的大規模部署,進而威脅全球氣候減緩目標的實現,因為這些礦物對能源系統脫碳,以及確保2100年全球升溫不超過工業革命前水平的1.5°C或2°C至關重要。 基於這項研究成果,研究團隊呼籲通過加強國際合作,實施多元化的能源技術組合,創新發展回收利用技術與替代材料等策略協同發力,以確保減排目標順利實現與礦物資源安全供應。 80種技術進步情景下2100年全球礦產短缺風險預測示意圖。研究團隊 供圖 該論文介紹,實現《巴黎協定》氣候目標需要可持續獲取關鍵礦產來支撐能源系統低碳轉型。例如,鋰和鈷是電動車和儲能技術的重要成分,碲和鎵則被廣泛用於太陽能電池板。因此,這些材料的潛在短缺可能會阻礙向可再生能源轉型的進程。 在本項研究中,論文第一作者兼通訊作者、北京理工大學教授魏一鳴和同事及合作者一起,量化了基於聯合國政府間氣候變化專門委員會(IPCC)各條減緩路徑下17種能源技術(包括太陽能、風能、生物質能發電)所使用的40種關鍵礦物的全球和區域需求及潛在短缺風險。 他們發現,從全球層面來看,若處於中等技術進步情景,到2100年,所評估的557條減緩路徑都將面臨關鍵礦物的短缺風險,部分路徑的短缺礦物可能高達12種(包括銦、銥、錫、鋰和銀)。區域差異會進一步加劇礦產短缺的挑戰,中東、非洲和南亞地區可能面臨多達24種礦物的短缺,這種短缺會影響太陽能、風能、核能以及儲能電池等多種技術開發應用。 研究團隊指出,這些短缺可通過採用替代技術來緩解,例如用磷酸鐵鋰電池等替代方案來替代當前的含鈷電池系統。不過,這一方法也可能加重其他礦物的短缺。因此,他們建議全球國家間開展更密切的貿易合作,提升回收效率,積極開發替代材料,並推動相較於風、光發電更為多元的低碳技術組合,以緩解潛在的礦物短缺。(完)
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