鋰離子電池儲能能力衰退的原由有哪些？

據外媒報道，由于儲能密度高，金屬氧化物、硫化物和氟化物等材料，是前景極好的電動車鋰電池電極材料。但是，它們的儲能能力衰退很快。日前，科學家們通過研究一種帶有氧化鐵電極的鋰電池發現，電池充放電超過100次后萌生的損耗，是由氧化鋰積累和電解質分析造成的。

研究過程中用到的氧化鐵電極，由廉價無毒的磁鐵礦制成。比起目前的電極材料，磁鐵礦等轉換型電極材料(即和鋰發生反應時轉換為全新產物)，可以儲存更多的能量，因為它們可以容納更多鋰離子。然而，這些材料的儲能能力衰減非常快，并且依靠于電流密度。

為了找出循環不穩定的原由，科學家們試圖觀察，當電池完成100次循環后，磁鐵礦的晶體結構和化學性質變化情況。他們結合透射電子顯微鏡（TEM）和同步X射線吸收光譜（XAS），進行研究。TEM的電子束通過樣本傳輸，萌生特征物質的結構圖像或衍射圖案，XAS利用X射線來檢測材料的化學性質。

科學家們利用這些技術發現，第一次放電時，磁鐵礦完全分析成金屬鐵納米顆粒和氧化鋰。但在接下來的充電過程中，這種轉化反應并不是完全可逆的，金屬鐵和氧化鋰的殘留物依然存在。在研究結果的基礎上，科學家們提出一種儲能能力衰退的解釋。CFN電子顯微鏡小組的科學家、共同首席作者SooyeonHwang說，由于氧化鋰的電子導電性較低，它的積累會對在電池正負極之間穿梭的電子形成屏障，我們把它叫做內部鈍化層。同樣，電解質分析也會形成表面鈍化層，妨礙離子傳導。

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