探尋北京「城之源」（賡續歷史文脈·考古故事）
2026-02-09 21:08 2,217次浏览本報北京8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)
本報訊 (記者於忠寧)隨著電動汽車與儲能電站的發展，鋰金屬電池雖有望突破500Wh/kg的能量密度極限，卻面臨嚴峻的安全挑戰。高鎳正極在200℃時即分解釋放氧氣，金屬鋰負極與電解液反應生成氫氣、甲烷等可燃氣體，正負極氣體在密閉空間相遇易觸發劇烈反應，導致電池熱失控甚至爆炸。因此，開發兼顧高能量與高安全的電池技術成為行業的迫切需求。 近日，中國科學院化學研究所研究員白春禮、郭玉國與副研究員張瑩，基於前期電池熱安全機制和聚合物電解質設計的研究成果，提出「阻燃界面用於智能氣體管理」設計策略。該團隊在正極內部構建阻燃界面(FRI)，通過溫度響應機制實現雙重防護：當電芯溫度升至100℃時，FRIs釋放含磷自由基並遷移至負極表面，猝滅電解液熱解產生的H·、CH·等活性基團，使可燃氣體生成量下降63%，同時抑制正極49%的氧氣釋放，從源頭切斷爆炸反應鏈。 進一步，在熱濫用測試中，研究實現0.6Ah鋰金屬軟包電芯零爆炸。在0.6Ah鋰金屬軟包電芯的熱安全測試中，該策略展現出優異的防護效果：熱失控峰值溫度從1038℃降至220℃，實現電芯零熱失控。氣相色譜-質譜分析證實，電芯內部整體產氣量減少63%，其中可燃氣體佔比由62%降至19%，緩解了電池內部壓力積聚，並降低了電池爆炸風險。 上述研究為開發高比能、高安全的電池技術提供了新思路。
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