十大电气核心揭秘氧气流失锂电池性能的隐形杀手
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，都需要一套能够深入观察电池内部复杂工作机制的先进技术，以便更好地理解性能受限之处，并寻求解决方案。
导读：最新研究揭示了氧气在限制锂离子电池性能方面长期被低估的事实。日本和美国学者最近发表了两项独立研究，旨在深入探究锂离子存储核心化学反应，以及这些反应中释放的小量氧气如何累积影响电池性能和安全性。
尽管锂离子电池已成为我们日常生活不可或缺的动力来源，其应用范围在汽车和能源领域迅速扩展，但在性能寿命等方面仍存在不足之处。改进电池技术的研究正集中于新材料开发，同时也涉及传统材料供应链和环保问题。不论使用何种新旧材料，只要能提供一种让科学家们细致观察其内在复杂工作机制的先进工具，对理解阻碍效率的问题及其解决策略至关重要。
上个月发布的一项系列独立研究利用这种先进方法来探索氧气对锂离子电池表现中的作用。这一点自从发现当充放时会释放微小量氧气以来一直被认识，但由于这个过程微乎其微，因此难以被察觉。此外，由于氧气流失广泛而且未被全面解析，这导致了解其影响并非易事。在参与其中一项实验的人斯坦福大学科学家Peter Csernica指出：“经过500次充放循环后，总共泄漏6%是惊人的数字。但如果每次循环中排出的量只占1%，这将是一个巨大的挑战。”
领导斯坦福大学的一项此类研究的是William Chueh副教授，他解释说：“X射线显微镜扫描样品并结合计算成像，我们可以看到纳米级结构。而通过X射线穿透整个负极，我们确保我们的纳米级观测结果可用于整体组件。”他们发现氧气最初以“爆炸性的”方式从表面逸出，然后以较慢“滴答”的速度从阴极内部逸出。此过程不仅改变了阴极结构，而且随着氧离开，当周围金属原子（镍、钴、锰）移动，他们跳出了理想位置。“金属原子的重新排列，加上缺少空气引起的化学变化，最终导致时间推移下降了电压与效率，”Chueh补充道，“这一现象我们已经意识到了，但它背后的原因尚未明晰。”
另一项由东北大学领导进行的大型项目中，日本团队发现，在基于等比镍、钴、锰混合物构成阴极的情况下，氧化促成了几个不良反应，从而破坏了电子设备结构。而高价镍存在则加剧了一些恶劣反应，并降低了保持平衡荷载能力。这两个项目强调了氧化对电子设备损害造成潜力所扮演角色，并证实它可能比过去认为更加关键，有望为未来的工作奠定基础，使人们专注于限制循环期间损失中的氧以及对电子设备破坏性的影响。
