氧气流失锂电池性能降低的元凶开关电源基础知识入门揭秘
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工具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，对于氧气流失造成的大规模影响还不够清晰。斯坦福大学的一位科研人员Peter Csernica解释说：“经过500次循环，每次只损失1%左右的是极为可观。”
在这项由斯坦福大学领导的小组中，他们将切开循环后的负极，用X射线显微镜扫描样品，并结合计算成像方法，将其高级化处理，从而达到纳米级别精度。这使他们能够发现，在表面最初以“爆发”方式释放，然后以较慢“滴流”的形式从阴极深处逸出的氧气。这导致了阴极结构上的根本变化，当氧离开时，它周围原子的位置就会改变，而所有原子都会从它们理想位置跳跃出来。
副教授William Chueh进一步解释道：“金属离子的重新排列，加之缺氧引起的化学变化，这些随着时间推移，都会逐渐降低电子压力并减弱效率。”这一现象早就被人们认识到了，但它背后真正机理却一直未明。
另一项来自日本东北大学的小组则发现，在基于镍、钴、锰等等价比例混合物构建的心脏部件中，额外产生了一系列不良反应破坏了整个系统。而且，由于存在高价镍，它促成了更高水平上的氧逸出，而且这个过程总体上削弱了保持平衡荷尔蒙能力。
东北大学研究员Takashi Nakamura表示：“我们的发现将为发展下一代具有过渡金属元素、高能密度且坚固性质的心脏部件奠定基础。”两项研究共同强调了解奥义——即监控并控制循环过程中的氧逸出以及它如何导致器械退化，为未来的工作打下基础，并可能促使我们重视那些看似微不足道但实际上十分关键的问题。
