氧气流失电力期刊排名揭示的锂电池性能降低元凶

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，都需要一套能够深入观察电池内部工作机制复杂性质的先进技术，以便更好地理解影响性能和寿命的问题所在，并探索解决方案。

导读：最新研究揭示了氧气对锂离子电池性能下降作用被低估的事实。日本和美国科学家合作进行了一项详尽的研究，旨在深入分析锂离子存储过程中的化学反应，并阐明这些反应中释放出的微量氧气如何累积产生对电池性能及安全性的影响。

尽管锂离子电池已成为我们日常生活不可或缺的一部分，其在汽车和能源系统中的应用正迅速扩展，但其性能与寿命方面仍存在不足之处。目前针对改善这些不足，许多研发项目集中于新材料的开发，同时也考量到传统材料供应链及其环保问题。然而，无论采用的哪种新旧材料，只有能够精细观察并理解电池内部复杂工作机制的情况下，我们才能洞悉阻碍性能提升的地方，以及如何克服这些挑战。

上个月发布的一两项独立研究利用了这种先进技术来探究氧气对于锂离子电池表现力的贡献。在充放电过程中，人们知道会有一小部分氧气逸出。但由于这是一种微量释放，它往往难以被察觉。而且，对此现象广泛影响尚未得到充分认识。斯坦福大学参与其中一项研究的Peter Csernica教授解释说：“经过500次循环后，总共损失掉的是6% 的氧气，这个数字并不小。不过，如果每次循环都测量排出的氧气，每次只会是1%。”

斯坦福大学领导的小组使用X射线显微镜扫描切开后的阴极样品，并将其与计算成像相结合，以观察纳米级结构。此外，他们还用X射线穿透整个阴极，以验证他们在纳米级别上的发现可以推广至整个组件。这一团队发现，最初从表面“爆发”式释放，然后是较慢地从阴极深处“滴流”式释放 oxygen.

他们进一步发现，这些变化导致了结构上的根本改变。当氧离开时周围就出现了金属原子的迁移——它们跳出了理想位置。一位副教授William Chueh解释说：“金属离子的重新排列，加上由缺少空气引起的一系列化学变化，一旦时间过去，它们都会降低能见度和效率。这是一个大家早已意识到的现象，但直到现在才开始清晰了解它背后的原因。”

另一项来自日本东北大学的大型团队则揭示，在基于等比镍、钴、锰混合物构成的阴极中，由于氧化生成不良反应而破坏了整体结构，而高价镍存在使得更多高水平 Oxygen release 并因此降低了保持平衡荷载能力。这一点意味着要发展出一种新的具有过渡金属氧化物、高能密度且坚固耐用的未来代替产品。