氧气流失线性电源电路中的隐秘元凶致锂电池性能急剧下降
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通过更深入地了解现有系统工作原理。
最近发布的一些独立研究使用了一种创新技术来分析氧气对锂离子电池性能影响。当电池充放电时，它们会释放出微小量的氧气，但这一过程由于规模过小而往往被忽视。此外，氧气流失对整体表现产生广泛影响，这一点之前未被充分认识到。参与其中一项研究的斯坦福大学科学家Peter Csernica解释说：“经过500次循环后，每个循环中排出的总体氧气量占比达到了6%。”虽然这个数字看似不大，但实际上对于每一次循环来说，每次排出的仅为1%。”
斯坦福大学领导的小组利用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精确，他们还使用X射线穿透整个阴极以验证这些观察结果可用于整个部件。在这项研究中，他们发现氧气最初以“爆发”的方式从表面逸出，然后以较慢、持续性质的“滴落”方式从阴极深处逃脱。这两种不同的释放模式改变了阴极结构，使得周围金属原子的位置发生变化，即便是在理想状态下也是如此。
副教授William Chueh指出：“随着时间推移，这些金属原子的重新排列，加上缺乏空气引起的一系列化学变化，最终导致了电子传输效率降低以及整体能力衰退。这是一个长期以来人们认识到的现象，但是直到现在，我们才真正开始理解它背后的原因。”
另一项来自日本东北大学团队的事实表明，在镍、钴和锰等同比例组成的阴极中，氧元素的大规模逸走促成了几个负面反应，从而破坏了整体结构，而高价镍存在的情况进一步加剧了这种情况，从而导致更多空气逸出，并且最终导致保持平衡荷尔蒙水平变得困难。
东北大学研究员Takashi Nakamura表示：“我们的发现将为开发由过渡金属化合物构成、高能密度且耐用的未来型号提供指导。”这两个独立项目都强调了解决目前限制的问题之上的关键作用——即控制循环过程中的空气损失，以及该损失如何逐渐破坏设备功能，为未来的改进奠定基础，并提醒我们应审慎关注这一潜在因素。
