氧气流失现代电子技术中隐藏的锂电池性能削弱元凶
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，只要能够提供一种新的视角来观察电池内部复杂工作机制，就能帮助我们更好地理解性能限制以及如何解决这些问题。
导读：最新研究揭示了氧气在锂离子电池性能下降中的重要作用。日本和美国学者最近发表的研究深入探究了锂离子存储过程中化学反应，并详细描述了少量氧气释放对电池性能和安全性的累积影响。这项研究对于改进现有的技术至关重要，因为尽管锂离子电池为我们的日常生活带来了巨大便利，但在应用上仍存在一些不足。
目前，改进电池技术的努力主要集中在新材料上，同时也考虑到与旧材料相关的问题。但是，无论使用何种新材料，只要能够提供一个新的窗口来观察复杂工作机制，就能帮助我们了解阻碍性能的问题所在，以及如何克服这些挑战。
最近，一些独立的小组使用这种方法进行了关于氧气在锂离子电池中的作用的研究。当锂离子电池充放電时，它们会释放出极微量的氧气，但这个过程如此微小，以至于被忽略或不被很好地理解。斯坦福大学的一位科学家Peter Csernica解释说：“经过500次循环后，总共失去了6%的氧气，这是一个相当大的比例，但是如果我们测量每个循环中排出的氧气，我们发现只有1%。”
斯坦福大学领导的一个团队通过将断开后的负极切片并用X射线显微镜扫描样品，加上计算成像技术，他们观察到了纳米级别结构。在整个负极内进行X射线穿透检查以验证他们对纳米尺度观察结果可行性，该团队发现最初由“爆炸”方式从表面释放，然后以较慢“滴答”的方式从阴极深处释放。此外，他们还发现，在氧气流失期间，金属原子的重新排列发生，从而导致阴极结构改变，而这又进一步导致化学变化，使得随着时间推移，电子设备效率下降。
另一项来自日本东北大学的小组则找到了基于等比例镍、钴和锰混合物构成阴极中的氧化反应，对其产生破坏性影响，并且高价镍存在的情况下使得这一过程更加严重，因此减弱了保持平衡荷尔蒙能力。东北大学的一名研究员Takashi Nakamura表示：“我们的发现将有助于开发更高能量密度且坚固耐用的未来一代能源存储系统。”
这两项研究所强调了氧气对循环过程中损害造成的问题以及它可能比之前认为的大有起色，为未来的工作提供了一定的基础，并促使人们开始思考如何限制周期性损失并评估其破坏性影响。
