氧气流失锂电池性能的隐秘敌人
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理解电池内部工作机制的复杂新技术，以便揭示性能限制所在并探索解决方案。
导读：近期的一些最新研究揭示了氧气在锂离子电池性能下降中的关键作用。日本和美国的科学家合作进行了一系列实验，旨在深入分析锂离子存储过程中化学反应，并详细阐释这些反应中释放出的少量氧气对电池性能及安全性的累积影响。
尽管锂离子电池已经成为我们日常生活不可或缺的一部分，其应用范围还在不断扩展至汽车和能源管理领域，但其性能以及寿命仍然面临着挑战。这促使研究人员集中精力寻找改进方法，无论是通过开发新型材料还是利用先进技术来观察和理解电池内部复杂过程。
最近发布的一两项独立研究利用了这一新的技术手段来探究氧气如何影响锂离子电池表现。众所周知，当电池充放电时，它会产生微小量的氧气，这一过程虽然不显著，但其广泛且潜藏的心理效应尚未得到充分认识。参与其中一项调查的斯坦福大学科学家Peter Csernica指出：“经过500次循环后，总共失去了6%氧气，这是一个非忽略的小数字，但如果每次排放量被测得，每次只有1%。”
在这项由斯坦福大学领导的大型项目中，团队成员将切割开后的电子极样品用X射线显微镜扫描，并结合计算成像进行观察，他们甚至使用X射线穿透整个电子极以验证他们发现可以扩展至整体结构。此外，他们发现氧气首先以“爆炸性”方式从表面逸出，然后以较慢“滴答”的速度从阴极深处流失。这导致阴极结构发生根本性的改变，在氧气流失期间，由原有的位置移动的是镍、钴和锰等金属原子的重新配置。在这个过程中，由于缺乏空气引发的化学变化随时间增加而降低了设备效率及能量密度，而这些现象早已被观察到了但未完全解析清楚。
另一组来自日本东北大学的人员则发现在基于相等比例镍、钴、锰混合物制成的阴极上，氧化作用促进了几种负面反应，从而破坏了电子结构，而高价镍存在的情况下导致更高水平的事故发生，并且该情况造成整体功能上的损害，使得保持平衡状态变得更加困难。东北大学研究员Takashi Nakamura表示：“我们的发现为开发具有过渡金属氧化物构成、高能量密度且稳固性质下的未来代替品提供了基础。”
这两项令人振奋的地质学证实了解决目前遇到的问题，即限制循环中的耗尽，以及它对于减弱设备耐久性的重要性，为未来的工作提供了一定的指导，对阻碍动态过程中出现的问题作出了进一步阐述。
