逆变电源揭秘氧气流失锂电池的隐形杀手
导语：当前，科学家们正在致力于提升电池技术的研究，其中重点关注新材料的开发，同时也考虑到与现有材料相关的供应链和环境问题。无论采用何种材料，都需要一项能让我们更深入观察电池内部工作机制复杂性质新技术，以便理解性能限制在哪里，以及如何解决这些问题。
导读：近期的一些最新研究揭示了氧气在限制锂离子电池性能方面长期被低估的问题。日本和美国学者共同发表的研究试图探究锂离子存储核心化学反应中的奥秘，并更精确地描述这些反应中释放少量氧气对电池性能和安全性的累积影响。
尽管锂离子电池已经成为我们日常生活中不可或缺的动力来源，在汽车和能源网络中的应用也正迅速扩展，但其在性能和寿命方面仍然存在不足之处。为了改进这一状况，许多改进技术都集中在新材料上，同时还要考虑与现有材料相关的供应链和环境挑战。不论使用哪种新的材料，如果能够提供一种可以让科学家们更细致观察内功机制复杂性的新工具，那么对于了解阻碍表现的问题以及如何解决这些问题就至关重要了。
最近两个独立研究项目利用这样的工具来探索氧气在锂离子电池效率降低过程中的作用。在充放电过程中，小量释放出氧气是众所周知的事实。但这个微小规模使得它难以被直接察觉，而由于氧气流失广泛且难以理解，这个问题一直未得到足够重视。参与其中一项研究、来自斯坦福大学的科学家Peter Csernica解释说：“经过500次充放循环后，总共损失掉的是6%的小量氧，但每次循环中排出的只有大约1%。”
斯坦福大学领导的小组采取了一种创新方法，他们将循环结束后的电极切开，用X射线显微镜扫描样品并结合计算成像来观察纳米级结构。此外，他们还用X射线穿透整个阴极，以确认他们纳米级观测结果可用于整个部件。这项研究发现，最初从表面“爆发”释放出的氧气，然后以较慢、“滴答”般方式从阴极深处不断泄漏出去。
此外，该团队还发现，随着氧气离开而导致金属原子的重新分布，加上缺乏空气引起化学变化，这些都会随时间推移而降低电子传输效率及整体容量，使得设备无法持续保持最佳状态。斯坦福大学副教授William Chueh指出：“虽然大家早已意识到了这种现象，却不曾真正认识到其背后的原因。”
另一项由东北大学主导的实验则揭示了基于等比镍、钴、锰混合物构成的地缘界面，在高价镍存在的情况下会促使更多不良反应发生，从而破坏整体结构。而这类高价镍含有的阴极，对于进一步提高能量密度并制造更加坚固耐用的未来型号来说，无疑是一个关键点。
东北大学的一位科研人员Takashi Nakamura表示：“我们的发现将为设计由过渡金属化合物构成、高能密度且强韧性质下一代能源存储系统提供基础。”这两份报告强调了小剂量吸收对设施功能造成潜在影响，并证实该因素可能比人们先前认为要严重得多，为今后进行改进提出了一个方向，即应专注于减少循环过程中的资源损耗，并探讨它们如何破坏设备稳定性。一旦掌握这种知识，我们就能够设计出更加耐久、有效且经济高效型设备供人们使用。
