220v转24v直流电源背后的氧气流失之谜揭秘锂电池性能降低的真相
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先进的观察手段。
最近两项独立实验利用了这类先进技术来分析氧气对锂离子电池表现的影响。众所周知，当电池充放电时，它会释放出微量氧气。但是，这个过程如此微小，以至于很难被直接观测到，而且流失量对整个系统产生广泛影响也未得到充分认识。这一点由斯坦福大学参与其中一项研究的小组负责人Peter Csernica阐述：“在500次循环后，总共有6%的氧气泄漏，这是一个相当大的数字，但如果每次循环都测量排出的数量，大约只有1%。”
斯坦福大学领导的小组使用X射线显微镜扫描切割后的样品，并结合计算成像方法，对纳米级结构进行观察。此外，他们还用X射线穿透整个阴极以确认这种纳米级别观察可以应用到整个部件上。在这个过程中，他们发现氧气最初以“爆炸”的方式从表面释放，然后以较慢但持续不断“滴答”声从阴极深处释放出去。
他们进一步发现，随着氧气逃逸而去，周围金属原子的位置发生了变化，即镍、钴、锰等原子从它们理想位置跳跃开来。这一切都导致了一系列化学变化，加速了时间推移下的电子迁移效率下降。而这一现象虽然被人们早已认识到了，却一直没有完全掌握其背后的机制。这一点由副教授William Chueh解释：“金属原子的重新排列，加上缺乏氧化物引起的地质变迁，一旦形成就会逐渐削弱电子传递能力，从而导致整体效率降低。”
另一项来自日本东北大学的小组则发现在基于均衡配比镍、钴、锰构成的阴极中，随着高价镍存在的情况下，更高水平的事故性事件促成了几个不良反应，从而破坏了整体结构，而这种事件正是由于高价镍引发更多自由基生成并加剧损害程度。此外，该团队还指出此种现象将为未来研发具有过渡金属合金且能提供更高能量密度、高稳定性的下一代储能设备奠定基础。
东北大学研究员Takashi Nakamura表示：“我们的发现将为设计具有优异性能且耐用的新型储存装置提供指导。” 这两份报告强调了解决方案应包括控制和减少循环过程中的额外损失，同时对于理解这一过程对未来工作有着重要意义，不仅需要关注如何有效预防这样的损失，还需深入探索它可能造成哪些长远后果以及如何最终缓解这些潜在危险。
