电源技术期刊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一角。美国和日本学者最近发表了两项研究，他们试图探究锂离子存储过程中的化学反应，并详细分析这些反应中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，还需解决与常用材料相关的问题，包括供应链挑战和环保考量。
上个月发布的两个独立研究利用先进手段来剖析氧气如何影响锂离子电池表现。当锂离子充放电时，它们会释放出极小量的氧气。但是，这一过程由于规模太小而难以察觉，而且氧气泄漏所带来的广泛影响尚未得到充分认识。斯坦福大学参与其中一项研究的小组成员Peter Csernica解释道：“经过500次循环，每次循环中排出的总体氧气比例为6%。”这虽不是一个巨大的数字，但若将其细分，每次循环中只有约1%的氧气流失，而这一点往往被忽视。
斯坦福大学领导的小组通过切开循环后的一块阴极，用X射线显微镜进行扫描并结合计算成像，将纳米级别结构观察得更加精确。此外，他们使用X射线穿透整个阴极，以验证他们在纳米尺度上的发现可以推广至整个部件。在该实验中，小组发现氧气最初以“爆发式”方式从表面逸出，然后逐渐以较慢的“滴答”效应从阴极内部逸出。这导致了一系列改变，从根本上重塑了阴极结构。在金属原子的重新布局、缺乏空气引起化学变化以及时间推移造成效率下降等方面，小组副教授William Chueh进一步阐述说：“大家早已意识到这一现象，但却不知其机理。”
另一项由东北大学主导的小组则发现，在基于镍、钴及锰元素均衡配比构建的心型阴极中，过多释放出的氧促成了几种不良反应，从而破坏了整体结构。而且，由于高价镍存在，该过程导致更高水平的氧逸出，最终降低了保持平衡荷载能力。这一切都证明了解决方案并不简单，如同东北大学研员Takashi Nakamura所言：“我们的发现将对未来开发由过渡金属化合物构成、高能密度且坚固性质的心型第二代动力源提供帮助。”
这两份报告强调了氧在减弱可充次数作用中的重要性，并证实它可能是一个比预期更为复杂的问题，有望为未来的工作提供基础，对于抑制周期内氧损失及其破坏性影响给予关注。
