电气工程ei期刊榜首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，都需要一套能够深入观察电池内部工作机制复杂性质的先进技术，以便更好地理解性能限制及解决方案。
导读：最新研究揭示了氧气在锂离子电池性能下降中的重要作用。日本和美国学者最近发表了关于锂离子存储化学反应机理以及这些反应中释放少量氧气对电池性能和安全性的影响深度分析。
尽管锂离子电池已经成为我们日常生活不可或缺的一部分，其在汽车和能源系统中的应用也在迅速增长，但在性能与寿命方面仍存在改进空间。为了克服这些不足，研究者们正致力于探索新的改进路径，而这一过程中，对于了解阻碍性能提升的问题及其根源至关重要。
上个月，一项由斯坦福大学领导的小组发表了利用先进技术来研究氧气作用的小组报告。这项技术使得科学家们能够细致观察每一次充放电循环中微小但关键的变化。当锂离子电池充放电时，它会释放出微量氧气，这一过程虽然不显著，却对整体表现产生累积效应。参与这项研究的斯坦福大学科学家Peter Csernica指出：“经过500次循环后，总共有6%氧气流失，这是一个非忽视的事实，但如果仔细测量，每次循环只有1%。”
通过使用X射线显微镜扫描样品并结合计算成像，他们发现氧气最初以“爆发式”释放，然后以较慢“滴答”方式从阴极内部排出。此外，该团队还发现，在氧气离开时，周围金属原子的重新排列改变了整个阴极结构，并引起了一系列化学变化。斯坦福大学副教授William Chueh解释说：“随着时间推移，这些变化导致了电子设备效率下降，我们早就知道这一点，但是直到现在才真正明白其背后的原因。”
此外，由日本东北大学领导的一项独立研究揭示，在基于等比例镍、钴、锰混合物阴极中，不良反应被发现促成了多种破坏性事件，从而损害了整个结构。而且高价镍含量增加导致更多氧气生成，使得保持平衡荷尔蒙能力进一步下降。在这种情况下，东北大学的Takashi Nakamura表示：“我们的发现将为开发未来具有高能密度且强韧性的过渡金属氧化物组成之新型燃料细胞提供基础。”
两份独立报告共同强调了解决这个问题对于未来的发展至关重要，并提出了一个前所未有的挑战，即如何有效控制并减少循环过程中的氧气损失，以及该损失如何对整体设备造成破坏性影响。
