21世纪电源网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理解电池内部工作机制的创新技术，以便揭示性能下降背后的关键因素。
导读：最新研究表明，氧气在限制锂离子电池性能方面扮演着长期被低估的一角。美国和日本学者最近发表了两项研究，他们试图探究锂离子存储过程中的化学反应，并详细分析这些反应中释放出的微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现代生活不可或缺的一部分，其应用范围从电子设备扩展到了汽车和能源网络，但在性能与寿命上仍存在不足之处。改进电池技术不仅要追求新材料，还需解决与常用材料相关的问题，包括供应链挑战和环保考量。
上个月发布的两个独立研究利用先进手段来剖析氧气如何影响锂离子电池表现。当锂离子充放电时，它们会释放出极小量的氧气。但是，这一过程由于规模太小而难以察觉，而且氧气泄漏所带来的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小组成员Peter Csernica解释道：“经过500次循环，每次循环中排出的总体氧气比例约为6%，这虽不是微不足道，但每次循环中的实际排放量只有1%。”
在斯坦福大学领导下的这项调查中，科学家们将开启后充满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，他们还使用X射线穿透整个负极，以确保他们在纳米级别发现结果能够推广至整体组件。这份团队发现，最初由“爆炸性”方式释放出来，然后以较慢“滴答”的速度从阴极深处逃逸出去的是氧气。
他们揭示出，在氧离开时周围金属原子的迁移发生了变化，而这些金属原子的重新定位，加上由缺少吸收引起的化学变化，将随着时间增加导致减弱发动机效率及剩余容量。一名副教授William Chueh进一步阐述：“我们早已意识到这种现象，但并不了解其根本原因。”
另一篇来自日本东北大学团队的人物Takashi Nakamura指出，在基于等比镍、钴、锰混合物制成阴极的情况下，由于高价镍存在导致更多大量活跃金属原子的迁移，从而促使几种不良反应形成，并破坏了整个系统；因此，该过程最终导致失去平衡状态以及能力减弱。
此类两项最新报告强调了氧化作用对于保持稳定性至关重要，并且它们可能是一个比过去想象中更大的难题，有助于为未来工作提供基础思考，即如何控制那些损害循环周期内稳定性的因素，以及评估这些因素对设备可靠性的潜在风险。此外，这些发现也为设计更加耐久、高能密度且坚固型号提供了可能性。
