电源电路原理图揭秘氧气流失锂电池性能的隐秘杀手
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，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发展新型材料，并利用先进技术观察电池内部工作原理，这对于识别阻碍表现的问题以及找到解决方案至关重要。
最近发表的一些独立研究利用这种技术来分析氧气对锂离子电池效率影响。在充放电过程中，微小量的氧气会逸出，但由于这场景发生在纳米级别上，它们通常被忽略。斯坦福大学参与其中一项研究的小组成员Peter Csernica解释说：“经过500次循环后，总共失去了6%的氧气，这个数字可能看似不大，但每次循环只丢失约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阴极样品，并将其与计算成像相结合，以观察纳米结构变化。此外，他们还通过X射线穿透整个阴极以验证他们发现是否可用于整个系统。这项研究显示氧气最初以“爆炸性”方式从表面逸出，然后以较慢“滴落”形式从阴极深处逸出。
此外，该团队发现当氧气流失时，与之相邻的地镍、钴原子会改变位置，从它们理想位置跳跃而去。斯坦福副教授William Chueh解释道：“金属原子的重新排列，加上由缺氧引起的化学变化随时间推移，最终导致了减弱发热及效率下降。”虽然这个现象已经被认识到了，但是它背后的机制一直未被完全理解。
东北大学另一个团队则发现，在基于等比例镍、钴、锰混合物构成的阴极中，过度释放促进了一系列不良反应破坏了电子结构，而高价镍存在增加了更高水平氧逸出的可能性并且该过程最终导致无法保持平衡状态。此事件进一步证实了过渡金属化合物为未来高能密度坚固型电池提供基础潜力之一，即使如此，每一次循环都会损失一定数量让人难以置信的是，每次损耗只有百分之一点五！
最后两项研究所展示了氧氣對電池壽命影響，並證實它可能比過去認為更加嚴重，有望為未來工作提供基礎，並且關注並控制這些損失對電池破壞性的影響。
