氧气流失锂电池性能降低的元凶揭秘
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以及如何解决这些问题。
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深度分析及描述少量氧气释放对电池性能和安全影响累积效应的研究。
尽管锂离子电池为我们的日常生活提供动力，其在汽车和能源系统中的应用正迅速增长，但在性能和寿命方面仍存在不足之处。改进技术需要不仅依赖新材料，还需要了解阻碍性能的问题发生在哪里，以及如何解决这些问题，这就需要一种能够让科学家们详细观察内工作机制的复杂新技术。
上个月两项独立研究利用这种技术探究了氧气对锂离子电池性能的影响。当充放电时，会有一定的氧气逸出，但这个过程微小，使得它难以被察觉，而氧气流失广泛影响却未被完全理解。斯坦福大学的一位科学家Peter Csernica解释道：“经过500次循环后，总共有6%的氧气逸出，这是一个非可忽视的小数，但如果每次循环中排出的量进行测量，大约只有1%。”
这项由斯坦福大学领导的研究使用X射线显微镜扫描样品，并结合计算成像，将纳米级结构进行观察。此外，他们还通过X射线穿透整个阴极，以验证他们纳米级观察结果可以应用于整体组件。这一团队发现，氧气最初以“爆发性”的方式从表面释放，然后以较慢“滴流”的方式从阴极深处释放。而这一过程改变了阴极结构，当氧离开时周围原子的位置发生变化，导致金属离子的重新排列，加上缺乏空气引起化学变化，对时间推移而言会降低电压并损害效率。
另一项来自日本东北大学的大型团队则发现，在等比例镍、钴、锰混合阴极中，由于高价镍存在导致更多高水平氧化物产生，不良反应破坏了整个结构。而该过程进一步降低了保持平衡荷尔蒙能力。此外，该项目首席作者Takashi Nakamura表示：“我们的发现将有助于开发更加坚固且能量密度高的心脏型下一代电子产品。”
此两项研究强调了氧气对于使得未来工作提供基础，即关注并限制循环过程中的损失以及其对设备破坏性的影响是至关重要的一个课题。
