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研究：防止氧气释放或可导致更安全的高能量密度锂离子电池的诞生 - 科学探索

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防止过热爆炸研究找到制造安全电池关键所在 | 锂离子电池

要想进一步提升锂离子电池的能量密度，研究人员知道一定要找到其漏氧的根本原因并加以防止。这份由日本东北大学（Tohoku University）和日本同步辐射研究所（JASRI）合作的研究找到了一些线索。研究人员借助JASRI运营的大型同步辐射设施BL27SU Spring-8调查了一种代号为NCM111的锂离子电池。他们发现，在漏氧发生的初始阶段，先是一些三价镍（Ni³⁺，镍在化合物中高价态的一种）开始减少，之后是三价钴（Co³⁺），不过在整个监测的漏氧过程里，四价锰（Mn⁴⁺）的数量倒是维持在稳定的状态。镍在化合物中，最稳定的价态是+2价，此外还存在+3、+4两种高价态。研究者之一中村隆（Takashi Nakamura）说：“这些元素减少的情况显然说明，高价镍（Ni³⁺）显着提升了漏氧发生的几率。” 接下来他们实验检验这个猜测。研究组改造了一些NCM111电池，

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研究：防止氧气释放或可导致更安全的高能量密度锂离子电池的诞生

据外媒报道，阴极活性材料释放的氧气是热失控的一个触发因素，然而我们对这一过程的了解还不够。研究人员发现NCM111接受5mol%的氧气释放而不分解，并且氧气释放诱发了结构的不协调，即Li和Ni的交换。当氧气被释放时，它减少了过渡金属（NCM111中的Ni、Co和Mn），降低了它们在材料中保持平衡电荷的能力。为了评估这一点，研究小组在BL27SU SPring-8 日本JASRI运营的大型同步辐射设施中利用软X射线吸收光谱。

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电池技术的突破：从原子层面看待富含锂元素的电池

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