锂离子电池储能能力衰退的原由有哪些？

据外媒报道，由于储能密度高，金属氧化物、硫化物和氟化物等材料，是前景极好的电动车锂电池电极材料。但是，它们的储能能力衰退很快。日前，科学家们通过研究一种带有氧化铁电极的锂电池发现，电池充放电超过100次后萌生的损耗，是由氧化锂积累和电解质分析造成的。

研究过程中用到的氧化铁电极，由廉价无毒的磁铁矿制成。比起目前的电极材料，磁铁矿等转换型电极材料(即和锂发生反应时转换为全新产物)，可以储存更多的能量，因为它们可以容纳更多锂离子。然而，这些材料的储能能力衰减非常快，并且依靠于电流密度。

为了找出循环不稳定的原由，科学家们试图观察，当电池完成100次循环后，磁铁矿的晶体结构和化学性质变化情况。他们结合透射电子显微镜（TEM）和同步X射线吸收光谱（XAS），进行研究。TEM的电子束通过样本传输，萌生特征物质的结构图像或衍射图案，XAS利用X射线来检测材料的化学性质。

科学家们利用这些技术发现，第一次放电时，磁铁矿完全分析成金属铁纳米颗粒和氧化锂。但在接下来的充电过程中，这种转化反应并不是完全可逆的，金属铁和氧化锂的残留物依然存在。在研究结果的基础上，科学家们提出一种储能能力衰退的解释。CFN电子显微镜小组的科学家、共同首席作者SooyeonHwang说，由于氧化锂的电子导电性较低，它的积累会对在电池正负极之间穿梭的电子形成屏障，我们把它叫做内部钝化层。同样，电解质分析也会形成表面钝化层，妨碍离子传导。

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