锂离子电池的卓越特性改变了我们的日常生活，其影响之大，鲜有其他发明能与之媲美。然而，随着时间的推移，各种因素会逐渐降低这些电池的大容量存储能力。.
在慕尼黑工业大学的海因茨·迈尔-莱布尼茨研究中子源（FRM II）中，SPODI 高分辨率粉末衍射仪的仪器科学家阿纳托利·塞尼申博士利用中子散射研究了圆柱形锂离子电池中这些效应的原因。.
他与其他科学家一起，寻求可充电锂离子电池结构和行为方面的基本问题的答案：为什么可用容量会随着时间的推移而减少？锂在电池中是如何分布的？
为什么使用中子来研究可充电电池？
由于锂离子电池内部组件与空气中的氧气和水分具有很高的反应活性，因此从电池外部观察其充放电过程中的内部情况（例如电解液分解或锂分布）非常困难。
中子对氢和锂等较轻元素非常敏感。因此，它们可以使电池内部的锂显现出来，从而能够在实际运行条件下进行研究。
使用中子的另一个优势是它们可以用于无损检测。例如，研究人员可以从外部观察电池内部的运行过程，而不会干扰这个精密的系统。
为什么电池容量会下降？
锂离子电池的工作原理是：锂原子释放电子，电子流经连接的设备，从而产生电能。与此同时，在电池内部，锂离子会从一个电极移动到另一个电极；这意味着可用的电子数量始终与锂离子的数量相等。当可充电电池容量下降时，也可以说锂“丢失”了。但这些锂去了哪里呢？
STRESS-SPEC 和 SPODI 仪器的中子散射实验表明，可移动锂离子的损失与电解液的分解之间存在线性关系，例如，电解液的分解可能是在充电过程中发生的非预期副反应。
电解液分解产生的产物会捕获锂原子，这些锂原子不再能以可移动锂的形式在两个电极之间进行交换。因此，电池容量会下降，电池就会老化。.
锂的分布情况如何？
迄今为止，理论模型、计算和测量通常都假设锂在这些电池中均匀分布。然而，研究表明，锂从一开始就分布得非常不均匀，而且这种不均匀性会随着时间的推移而加剧。
如果开发人员将锂分布不均的现象考虑在内，锂离子电池的建模就能得到改进。此外，还可以基于这种分布情况来预测锂离子电池的存储容量。这些发现为未来制造更高效、寿命更长、性能更高的可充电电池奠定了重要的基础。.
出版物：
多米尼克·佩茨 (Dominik Petz)、马丁·J·穆尔鲍尔 (Martin J. Mühlbauer)、亚历山大·舍克尔 (Alexander Schökel)、克劳斯·阿赫特霍尔德 (Klaus Achterhold)、弗朗茨·菲佛 (Franz Pfeiffer)、蒂洛·皮尔林 (Thilo Pirling)、迈克尔·霍夫曼 (Michael Hofmann) 和阿纳托利·塞尼辛 (Anatoliy Senyshyn)。
最现代的圆柱形锂离子电池中石墨锂化的不均匀性。
电池和超级电容器，2020 年 10 月 28 日 - DOI：10.1002/batt.202000178
https://chemistry-europe.onlinelibrary.wiley.com/doi/10.1002/batt.202000178
MJ Mühlbauer、D. Petz、V. Baran、O. Dolotko、M. Hofmann、R. Kostecki、A. Senyshyn，《
老化圆柱形锂离子电池中锂和电解液的非均匀分布》
，《电源杂志》，475 (2020) 228690 - DOI: 10.1016/j.jpowsour.2020.228690
https://doi.org/10.1016/j.jpowsour.2020.228690
更多信息：
这项工作得到了海因茨·迈尔-莱布尼茨中心 (MLZ)、德国研究基金会 (DFG)、德国联邦教育与研究部 (BMBF) 和巴伐利亚-加利福尼亚技术中心 (BaCaTeC) 以及美国能源部的资助，作为其先进电池材料研究活动的一部分。
