电源模块巨擘揭秘氧气流失锂电池性能的隐秘杀手

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，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们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背后的奥秘，并详细分析这些反应释放出的微量氧气对电池性能和安全性的累积影响。

尽管锂离子电池已经成为我们日常生活中不可或缺的动力来源，其应用范围从小型电子设备扩展到汽车和智能能源网，但其性能和寿命仍存在不足之处。为了克服这一挑战，改进技术不仅仅是寻找新材料，更需要一套能够洞察并解析复杂工作机制的手段。

上个月，一些独立研究利用这种方法来探索氧气如何影响锂离子电池的表现。当一个充满活力的锂离子电池充放电时，它会轻易释放出微量的氧气。这一过程虽然精妙却又难以被察觉，而且由于它广泛且隐蔽，它对性能产生影响时往往未被人所重视。在这其中参与的一个名为斯坦福大学的小组，他们发现，在500次循环后，总共有6%的氧气流失，这是一个不容忽视的大数字。但每次循环中排出的具体量大约只有1%，这是一个惊人的发现。

通过领导斯坦福大学的小组使用X射线显微镜扫描切开后的电极样品，并将其与计算成像相结合，他们得到了纳米级别结构上的精确数据。此外，他们还用X射线穿透整个阴极，以验证他们在纳米级别观测到的结果可以适用于整个部件。在这个过程中，他们发现氧气最初以“爆发”的方式从表面逸出，然后以较慢而持续不断“滴答”声从阴极深处逸出。这一点对于了解这些变化至关重要，因为它们改变了阴极原子的排列顺序，从而引起了金属元素迁移，而这迁移加剧了缺乏空气造成的一系列化学变化，最终导致着时间推移下的效率下降，这一直是人们认识到的现象，但之前未曾彻底揭晓其原因。

此外，由日本东北大学带领的一个团队进一步证明，在基于等比例镍、钴及锰构成阴极的情况下，氧化物在某些情况下的释放促进了一系列负面反应，有助于破坏整体结构。而高价镍存在的情形则使得更高水平的氧化物释放变得更加普遍，并且这样的过程导致整体能力减弱，使得保持平衡荷尔蒙变得更加困难。

东北大学研究员Takashi Nakamura表示：“我们的发现将为发展由过渡金属组成、高能密度且坚固性质强大的未来代替品提供基础。”两项研究共同点是在突出了氧气对電池衰退過程中的作用并证实它可能比人们预期中的要具有更多潜在的问题，有望为未来的工作奠定基础，同时让大家注意甚至关注那些限制循环期间氧氣损失以及這對於電池損壞性的影響。