氧气流失锂电池性能降低的元凶交流稳压电源揭秘真相
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所在，以及如何解决这些问题。
导读：近期的一项重要研究揭示了氧气在锂离子电池性能下降中的关键作用。美国和日本的科学家合作进行了一系列实验，以深入探究锂离子存储过程中化学反应的细节，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。
尽管锂离子电池已成为我们日常生活不可或缺的一部分，其应用范围不断扩大至汽车和能源管理领域，但其性能与寿命仍面临挑战。为了克服这些局限，研究人员正在致力于改进技术，无论是通过新材料还是更加先进的观察工具。
上个月，一系列独立实验利用这种新方法来分析氧气对锂离子电池表现力的影响。在充放电过程中，通常会有一些微小量的氧气逸出，但由于这过程发生在宏观层面上，这一事实往往被忽视。此外，对于氧气流失广泛带来的影响，没有进行彻底的事后评估。参与其中一项研究、斯坦福大学Peter Csernica教授解释道：“经过500次循环，每次循环中排出的总体氧气量占比为6%。”他补充道，“如果将此平均分配，每次循环中只有1%。”
斯坦福大学领导的小组使用X射线显微镜扫描切割后的电极样品，并结合计算成像技术，从而得以精确观察纳米级结构。此外，他们还运用X射线穿透整个阴极，以确认这一发现可以推广至整个部件。这一团队发现，最初氧气以“爆炸”的方式从表面释放，然后以较慢但持续不断“滴答”声从阴极内部逸出。
他们进一步指出，在氧气离开时，由周围金属原子的重新排列导致了阴极结构的大幅变化，而缺乏氧环境引起的一系列化学变化则进一步加剧了这一效果。斯坦福副教授William Chueh解释道：“随着时间推移，这些效应最终导致了降低效率和减弱动力，使得人们开始意识到了这一现象，但未能完全理解其原因。”
另一项来自东北大学、日本学者的研究发现在等比例镍、钴、锰混合物制成阴极的情况下，过多氧促使产生几种不良反应，从而破坏整体构造。而且，该过程尤其依赖高价镍存在，它导致更高水平的氧逸出，并且这个过程似乎会削弱保持平衡荷尔蒙能力。
东北大学研究员Takashi Nakamura表示：“我们的发现对于开发由过渡金属化合物构成、高能密度且稳定的未来型号来说具有巨大的潜力。”这两份报告强调了氧在电子设备衰败中的核心作用并证实它可能是一个相比之前认为更为关键的问题，有望为未来的工作奠定基础，并考虑到限制周期性损失以及该损失对电子设备造成破坏性的长远影响。
