变频电源揭秘氧气流失锂电池性能的隐形杀手
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复杂新技术，以便了解阻碍性能提升的问题所在，以及如何解决这些问题。
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事实。日本和美国学者联合发布了一系列研究成果，旨在深入探究锂离子存储核心化学反应，并详细分析这些反应中释放少量氧气对电池性能和安全性的累积影响。
尽管锂离子电池已经成为我们日常生活中的不可或缺之物，其应用范围还在不断扩展至汽车和智能网格，但其性能和寿命仍面临挑战。在追求改进这一领域时，不仅要寻找新的材料，还需掌握能够精确观察内核工作机制的先进技术，这对于识别并克服障碍至关重要。
最近两项独立研究使用了这类先进技术来探索氧气对锂离子电池效率降低所起作用。众所周知，当锂离子电池充放电时会产生微小量的氧气排放。但是，由于这种过程发生频繁且体积极小，因此难以被察觉，而且氧气流失导致的问题尚未得到充分认识。参与其中一项研究的斯坦福大学科学家Peter Csernica指出：“经过500次循环后，总共损失了6%的氧气，这是一个不容忽视的大数字，但如果每次循环中排出的量进行测量，只占1%。”
这两项研究利用X射线显微镜扫描样品，并结合计算成像，将纳米级结构观察得更加清晰。此外，他们通过X射线穿透整个阴极，以验证他们纳米级观察结果是否可用于整个组件。这两个团队发现，在不同的阶段，氧气首先以“爆发”的方式从表面逸出，然后以较慢、持续不断“滴答”般的声音从阴极内部逸出。
此外，他们还发现随着时间推移，在吸收氧离开后，周围金属原子的重新排列导致化学变化，从而降低了电子传输速度及整体效率。斯坦福大学副教授William Chueh解释道：“金属原子的这种重新安排，加上缺乏氧造成的一系列化学改变，最终导致了能量密度下降。”
另一组由日本东北大学领导的小组则发现，在基于等比例镍、钴、锰混合物构成阴极的情况下，一些不良反应受到了促进，而这些反映出了破坏性结构变迁。而高价镍含有的过渡金属同位素进一步加剧了这样的效果，使得整体保持平衡状态变得更加困难。
东北大学工程师Takashi Nakamura表示：“我们的发现将为设计具有高能密度且稳定性强的一代新型电池提供基础。”
这两个独立实验再次强调了之前一直被轻视掉xygen 的潜力作为一个主要因素，它可能比人们曾经认为的要关键得多，有望为未来研发奠定坚实基础，并引导人们注意到循环过程中的oxygen 排放及其破坏性影响，对未来发展有着重要意义。
