在近期的研究中，赫爾姆霍茨柏林中心（Helmholtz-Zentrum Berlin, HZB）開創性地使用了即時中子斷層掃描技術，首次觀察到稀薄電解質在實用鋰硫袋式電池內部的運動情況。這項研究的結果揭示了為何這種高能量密度的電池會迅速老化及失效的原因。鋰硫（Li-S）電池的能量密度預計可達到當前鋰離子電池的兩倍以上，最高甚至可超過 700 Wh/kg，因此在航空航天、機器人技術及長距離電動車等領域都具有吸引力。此外，硫的資源豐富且成本低廉，為避免使用鈷和鎳提供了一種可行的解決方案。
提升鋰硫電池的實際能量密度，意味著需減少非活性材料，例如電解質的使用。雖然減少電解質可以使電池變得更輕，但這也使得電池的完全潤濕變得更加困難。不完全的潤濕會妨礙電化學反應，並加速電池的退化。HZB的化學家陸妍教授指出，「關鍵問題在於電解質如何潤濕電極、滲透電極孔隙，以及這些特性如何影響鋰硫袋式電池的性能。」她解釋說，在不破壞電池的情況下觀察潤濕過程一直是極具挑戰性的。
為了解決這個問題，研究團隊在HZB的袋式電池組裝實驗室設計了多層袋式電池，使用了與工業相關的稀薄電解質參數，並在充放電循環過程中，利用位於格勒諾布爾的拉烏-朗根維林研究所進行即時的中子斷層掃描。中子成像技術能夠以高精度檢測鋰和氫等輕元素，這使得研究人員首次能夠觀察到電解質在運行過程中的分佈變化。
研究團隊發現，在開路電壓下的靜置階段，某些區域形成了未潤濕的區域，尤其是在靜置階段的早期。雖然短暫的靜置能改善潤濕，但較長的靜置時間幾乎沒有影響。充放電循環則提升了電解質的均勻性，促進了硫的激活，從而提升了容量。研究團隊還觀察到獨特的「吸入」與「呼出」潤濕模式，這些潤濕模式的周期性變化與充放電過程中硫化合物的溶解與沉澱相匹配。陸利強博士指出，「鋰硫系統的動態電解質潤濕行為與傳統鋰離子電池有著顯著的不同。」
陸妍教授強調，這項研究對於理解導致鋰硫系統快速老化和失效的機制具有重要貢獻。這些見解可以幫助設計出更緊湊的鋰硫電池，從而實現更高的能量密度和更長的使用壽命。這種方法提供了一種非破壞性、即時分析電解質行為的方式，使製造商能夠更清楚地了解如何優化這些具潛力的下一代電池。
