电源厂家揭秘氧气流失锂电池的隐形杀手

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，都需要一套能让我们更深入理解电池内部工作机制的复杂新技术，以便揭示性能限制所在并探索解决方案。

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。美国和日本学者合作进行了这项最新研究，他们试图通过深入分析锂离子存储核心化学反应来更好地描述少量氧气释放对电池性能及安全性的累积影响。

尽管锂离子电池为我们的日常生活提供动力，并且其应用正迅速扩展至汽车和能源领域，但在性能和寿命方面仍存在不足之处。为了克服这些挑战，改进技术不仅要依赖于新的材料，还需要一种能够观察到电池内复杂工作机制的新工具，这对于理解阻碍性能的问题以及如何解决它们至关重要。

最近发表的一两篇独立研究使用这种技术来探究氧气对锂离子电池效率造成影响。这一点自从发现当充放电时会释放出少量氧气后就被认识到了。但是，由于这个过程微小且难以察觉，以及氧气流失广泛而未被完全理解，这个问题一直未得到足够重视。参与其中一项研究的斯坦福大学科学家Peter Csernica解释道：“经过500次循环后，总共有6%的氧气泄漏，这是一个相当大的数字，但如果每次循环中排出的量都只有1%，那就是一个很微妙的情况。”

在斯坦福大学领导的小组中，科学家们将循环结束后的电极切开，用X射线显微镜扫描样品，并结合计算成像技术观察纳米级结构。此外，他们还使用X射线穿透整个阴极，以验证他们关于纳米级观察结果可应用性质。在这项实验中，小组发现氧气最初以“爆发”的方式从表面释放，然后以较慢、持续不断的“滴落”方式从阴极内部流失出去。

他们进一步发现，在氧气离开时周围原子的重新排列导致了金属离子的移动，从它们理想位置跳出来。而斯坦福副教授William Chueh指出：“随着时间推移，金属原子的这种重新配置，加上缺乏空氣引起化学变化，最终导致了电子设备效率下降。”虽然这一现象已被证实，但之前并不了解其根本原因。

另一项来自日本东北大学团队的人员则发现，在基于等比例镍、钴和锰构成阴极的情况下，被称作“不良反应”的多种过程促使了一些破坏性的改变，而高价镍含量增加只会加剧这些破坏性影响并削弱保持平衡状态能力。东北大学研员Takashi Nakamura表示，“我们的发现将为发展由过渡金属化合物组成、高能密度且坚固型号二代锂聚合物膜太阳能板奠定基础。”