电源有三大类锂电池的元凶竟是氧气流失
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可能采取的解决策略。
导读：最新研究揭示了氧气在限制锂离子电池性能方面长期被低估的问题。美国和日本学者最近发表的一项研究旨在深入探究锂离子存储过程中的化学反应，并详细分析这些反应中释放出的少量氧气如何累积影响电池性能和安全性。
尽管锂离子电池为我们的日常生活提供动力，其应用范围也正迅速扩展至车辆和能源系统，但其性能和寿命仍面临挑战。为了克服这些挑战，改进电池技术的研究主要集中在新材料上，同时也关注传统材料供应链和环保问题。
就在上个月，一些独立的研究利用先进技术对氧气在锂离子电池中的作用进行了深入分析。当锂离子充放电时，它们会释放出微小量的氧气，但由于这个过程规模太小，因此往往被忽视。此外，对氧气流失广泛影响缺乏深入理解。斯坦福大学的一位参与其中一项研究的小组成员Peter Csernica指出：“经过500次充放循环后，总共有6%的氧气泄漏，这是一个不容忽视的事实。但是，如果我们测量每次循环中排出的O2浓度，大约只有1%。”
斯坦福大学领导的一个团队使用X射线显微镜扫描切割后的电子极样品，并结合计算成像技术，以便观察纳米级别结构。此外，他们还用X射线穿透整个电子极以验证他们发现是否可以推广至整体组件。这一团队发现，氧气最初以“爆炸性的”方式从表面逸出，然后以较慢而持续“滴答”的速度从阴极内部释放出去。
他们进一步发现，当氧气逸走时周围金属原子的位置发生改变，从它们理想位置移动开来。而随着时间推移，这种金属原子的重新排列加之缺氧引起化学变化，最终导致了降低功率输出效率这一现象。这一点虽然已知但未曾明确其原因是什么。副教授William Chueh解释说：“金属原子的这种重新排列，以及由此引起的一系列化学变化，都将对长期运行下降功率输出效率产生累积效应。”
另一项来自日本东北大学的小组则通过实验发现，在基于镍、钴、锰等比例构成阴极的情况下，过多的空氣逸散促成了几种不良反應，从而破坏了電池結構，而高价镍存在阴极中则导致更高水平のO2逃逸并且该过程总体上减弱了保持平衡電荷能力。在这两项试验中都强调了解析OXIDE因素对電化學系統稳定性及生命週期長度产生影響，並對於未來技術開發具有重要意义。
