电源技术揭秘氧气流失锂电池的潜在杀手
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创新技术，以便揭示性能下降背后的关键因素。
导读：最新研究表明，氧气在限制锂离子电池性能方面扮演着长期被低估的角色。美国和日本学者最近发表了两项研究，他们试图通过深入分析锂离子存储核心中的化学反应来更好地解释少量氧气释放对电池性能和安全产生累积影响。
尽管锂离子电池已经成为现代生活不可或缺的一部分，其应用范围从电子设备扩展到了汽车和能源网络，但在性能与寿命上仍存在不足之处。改进电池技术不仅要追求新材料，还需解决旧材料供应链与环境问题。此外，对于那些能够帮助科学家探究复杂工作机制的先进技术，其对于了解阻碍性能提升的问题至关重要。
近期两项独立研究利用这种新兴技术来探索氧气对锂离子电池性能影响。当锂离子充放时，会伴随少量氧气逸出，这个过程虽然微小，却可能对整体表现造成重大影响。斯坦福大学Peter Csernica教授指出：“经过500次循环后，我们发现总共损失了6%的氧气，这是一个非忽视的小数，但如果细观每一次循环，每次只有1%。”这说明即使是极其微小，也可能累积成显著效应。
斯坦福大学领导的一个团队进行了一系列实验，他们使用X射线显微镜扫描切割开后的电极，并结合计算成像方法观察纳米结构。此外，他们还用X射线穿透整个阴极，以验证这些高分辨率观察结果可用于组件全貌。这一团队发现氧气首先以“爆炸”般方式释放，然后以较慢且持续“滴答”声从阴极底部逐渐流失。在这个过程中，原子的重新排列导致金属元素迁移，加上缺乏氧化作用引起化学变化，最终导致时间推移下的电子压力下降及效率减弱。
东北大学另一组科学家则发现，在等比例镍、钴、锰混合形成阴极的情况下，过多释放出的氧促成了几个有害反应，从而破坏了整体结构。而在含有高价镍元素的阴极中，由于该元素增强了更多性质，它进一步增加了oxidation水平，从而降低了保持平衡荷载能力。这两个项目都证明了解此类化学作用对于未来发展更加坚固、高能密度代替品至关重要。
东北大学Takashi Nakamura表示：“我们的发现将为设计由过渡金属化合物构成的人工智能型铅酸蓄电池提供基础。”这两个独立研究共同点在于它们突出了 Oxygen 在消耗剂退化过程中的作用，并证实它可能是一个比之前预计到的更大的挑战，为未来的努力奠定基础，让人们认识到限制Oxygen 的泄漏，以及它如何危害循环行为，有助于提高未来产品质量。
