20个电路图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，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，其应用范围还在不断扩大，但其性能和寿命方面仍然存在不足之处。为了克服这些局限性，许多改进研究都集中在寻找新型材料上，同时也关注现有材料供应链以及与之相关的地球环境问题。不论是哪种方法，只要能够提供一种全新的技术手段来观察和分析电池内部工作机制，对于解开阻碍效率提升的问题至关重要。
最近，一些独立的小组使用这种创新技术探索了氧气对锂离子电池性能影响的小众现象。当电子流动时，通常会产生极小量的氧气逸出。但由于这个过程非常微妙，使得它长时间被忽视且未被充分理解。在这项研究中，斯坦福大学的一位科研人员Peter Csernica解释说：“经过500次充放循环后，总共失去了6%的氧气，这是一个不容忽视的事实。”然而，每个单独循环中的排放量仅为1%，这是一个几乎无法察觉到的数字。
这项由斯坦福大学领导的小组通过将已充放过一次循环后切割开来的电极进行X射线显微镜扫描，并结合计算成像技术进行纳米级别观测，他们还使用X射线穿透整个结构以验证他们发现是否可行。这一团队发现氧气最初以“爆炸式”的方式从表面逸出，然后逐渐以“滴答”声从阴极深处释放出去。此外，他们还发现随着氧气逃逸，它周围金属原子的位置发生了变化，从而改变了整个阴极结构。斯坦福副教授William Chueh进一步说明：“随着时间推移，这些金属原子的重新排列，加上缺乏空气导致的一系列化学变化，最终会降低整体效率。”
此外，由东北大学主导的一个项目展示了，在基于等比例镍、钴、锰混合物构成阴极的情况下，不当释放的氧促进了一系列负面反应破坏了整体结构，而高价镍含量使得这一过程更加严重，从而减少了保持平衡状态所需能力。此时，该团队成员Takashi Nakamura指出：“我们的结果将为未来发展具有高能量密度且坚固结构下一代锂离子电池奠定基础。”
两项研究共同强调了解晓提高并控制零星损失造成的问题对于未来工作至关重要，并预示着可能需要重新审视当前设计流程，以确保更有效利用资源，同时减少潜在损害给地球环境。这两份报告向世界展现了一种全新的认识，即虽然我们已经知道某些因素对表现有重大影响，但实际情况远比想象中更为复杂多变，为今后的科技革新指明方向。
