电源网揭秘氧气流失锂电池的潜在杀手
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，他们试图通过深入分析锂离子存储核心中的化学反应来更好地解释少量氧气释放对电池性能和安全产生累积影响。
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。改进这些技术不仅涉及新材料，还要解决与现有材料供应链以及环境问题相关的问题。而任何能够帮助科学家观察复杂工作机制的新技术，对于找到阻碍表现提升的地方以及寻找解决方案至关重要。
上个月发布的两份独立报告利用这一方法探索了氧气如何影响锂离子电池效率。当电池充放电时，它会逸出微小量氧气，这一过程虽细微，却对整体表现产生显著影响。在500次充放循环中，总共损失6%的氧气，这是一个可观的大数，但每次循环所排出的量仅为1%，这是一个巨大的差距，说明了这种流失是多么隐蔽且广泛。
斯坦福大学领导的小组采取了一种创新的方法来观察纳米级结构，他们将X射线显微镜扫描样品并结合计算成像，将其结果与实际样本进行对比。此外，他们还使用X射线穿透整个阴极以验证他们发现是否可用于整个部件。这一实验揭示出氧气最初以“爆发”方式释放，然后以一种较慢、持续性的“滴答”形式从阴极内部逐渐散发出去。
此外，该团队发现当氧气逸走时周围金属原子的重新布局导致结构改变，而这些变化随时间推移会降低電壓和效率。这一现象虽然被认识到，但其根本原因一直未知。副教授William Chueh解释道：“金属原子的重新定位，以及由缺乏空氣引起的化学变化，一旦发生，就无法逆转，从而导致长期潜在问题。”
另一项来自东北大学日本学者的研究则指出了基于等比例镍、钴、锰混合物构成阴极中，在高价镍存在的情况下，更快速地促进了一系列不良反应破坏了整体结构，并减弱了保持平衡荷尔蒙能力。这表明设计更加坚固、高能密度且耐用的未来型号可能需要考虑到过渡金属化合物中的氧元素分配特性。
东北大学研究员Takashi Nakamura表示：“我们的发现将为发展下一代具有更高能量密度但坚固构造的铝-空白-钛（Al-Cu-Zr）合金提供基础。”这两项独立研究强调了解决这个难题对于未来工作至关重要，不仅要控制循环过程中的氧逃逸，还需考究它如何破坏甚至毁灭原始容器，使得科技界必须重新审视传统假设并寻求全新的解决方案。
