氧气流失锂电池性能降低的元凶开关电源电路详解图揭秘
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理解电池内部工作机制。
上个月，一些独立的研究项目使用先进技术揭示了氧气对锂离子电池性能影响的小知识。当锂离子充放电时，它们会逸出微小量的氧气，这一过程虽然微不足道，却对整个系统产生重大影响。这一点被斯坦福大学学者Peter Csernica形象地比喻为“6%的大规模泄露，每次循环仅占1%”。
在斯坦福大学领导的一个项目中，研究团队将切割后的充放电后电子极用X射线显微镜扫描并结合计算成像分析纳米级结构。此外，他们还使用X射线穿透整个电子极以验证其观察结果是否可行性。在这个过程中，他们发现氧气首先以“爆发式”释放，然后以较慢的“滴流”方式从阴极深处排出。
这导致阴极结构发生根本变化，当氧气逸出时周围金属原子（镍、钴、锰）就会重新排列，使得所有原子的位置都发生变化。这一现象被副教授William Chueh解释为：“随着时间推移，这种金属原子的重新分布，加上缺氧引起的化学变化，最终导致了减弱效率和降低压力的累积效应。”
东北大学另一组科学家则发现，在基于等比例镍、钴、锰混合物制成阴极的情况下，氧气逸出的增加促使几个不利反应发生，从而破坏了整体结构。而高价镍存在的地方则导致更多高水平次生产物形成，同时该过程降低了保持平衡荷载能力。
东北大学研究员Takashi Nakamura表示：“我们的发现对于开发具有过渡金属氧化物构成、高能量密度且耐用的下一代高性能动力源具有重要意义。”总之，这两项研究强调了解决今后可能遇到的难题，即控制循环过程中的空气损失以及评估这一损失对设备生命期造成的心理压力的重要性。
