随着时间推移，锂离子电极内的氧的流失会削弱电池性能-瑞达国际集团

　　随着时间推移，锂离子电极内的氧的流失会削弱电池性能

　　我们知道，锂离子电池本质上是一个化学电池，所以在研究的时候需要仔细地、极其准确地测量材料性能的变化。

　　图中显示：SLAC与斯坦福大学的科学家们已经对构成锂离子电池电极的氧如何渗出进行了详细的、纳米级别的测量。图中，红色球体是渗出的氧原子，紫色球体是金属离子。

　　众所周知，当锂离子在充电与放电的过程中流动，电池的电压会降低，各种成分也会有极为轻微的损失。随着时间的推移，这些损失累积会导致电池的能量储存容易会降低10-15%。在电池充放电循环过程中，SLAC国家加速实验室(美国能源部下属的国家实验室，由斯坦福大学负责运行管理)的研究员发现有极其微量的氧气渗出。他们对这一超慢过程进行了非常详细的测量。

　　斯坦福大学Ph.D Peter Csernica说：“在与副教授Will Chueh合作的实验中，我们在数百个周期内测量出极其微量的氧气流出，速度非常缓慢，这也是为什么很难查到的原因。”研究人员发现某些时候，随着锂来回移动时，构成每个电极的数十亿粒子中，会有氧原子流失。测量这些氧气损失是很困难的。Csernica说：“氧气流失的总量在超过500次充放电的循环中达到6%。这不是一个小数字，但如果你尝试在每一次充放电循环中测量氧气流失的量，大约是1‰。”

　　传统观点认为氧的流失只来自纳米粒子的表面。SLAC研究人员正在研究氧的损失如何改变粒子的化学性质和结构，而不是试图直接测量氧气流失速度。研究团队总结：最初的氧的流失是从表面开始的，随后从内部缓慢流出。当纳米粒子凝聚为一体形成更大的团状物适合，那些靠近中心的部分要比表面流失更少的氧。

　　Chueh指出另一个非常重要的问题：氧原子的流失是如何影响其他的材料。Chueh说：“这事实上是一个很大的谜团。想象一下纳米粒子中的原子像是紧密堆积的球体。如果你不断取出氧原子，那所有的东西会因为结构的变化而崩塌的。”该研究团队说：“从电极结构这一方面无法直接成像，我们将其他类型的实验观察结果，与各种氧气流失情景，进行了计算机模拟和计算。其结果表明空穴的确存在，但是材料不会产生结构崩塌和致密化，这从另外一个角度说明氧的流失是会导致电池电量逐渐下降的。”Chueh说：“当氧气渗出时，周围的锰原子，镍原子和钴原子也随着移动。所有原子都偏离了理想位置。这种金属离子的重组随着氧的流失而引起的化学变化，会随着时间的推移，逐渐降低电池的电压及效率。我们早就知道这些表面现象，可是不知其真正的根本原因。”

　　锂离子电池(LIB)已成为现代社会生活中主要的能量存储解决方案。其中磷酸铁锂电池完美替代铅酸电池，更加是并网调峰、离网储能、光伏储能、UPS、数据中心等行业的首选。