鋰離子電池有望給帶來一場革命，但是電動汽車需要高功率密度，並且價格合理，重量和體積也在加碼。在當前最先進的鋰離子電池中，石墨陽極與含有過渡金屬氧化物材料的陰極配對，以允許鋰離子在電池充放電時可逆地脫/插層。但常用的過渡金屬之一是鈷（Co），這是昂貴的。降低鈷含量和增加鎳（鎳）含量有不幸的副作用——在低電位下氧氣的析出——這對電池壽命產生不利影響。
現在，德國某理工大學的研究人員已經用光子發射光譜確鑿地證明了單重態氧是產生化學反應級聯和不可逆電解質氧化的反應物種之一。
“單線態氧會經歷雙分子輻射衰變，如果產生濃度足夠高，就會發射出光子，”安娜·T·S·弗雷伯格解釋說。“我們在給已知釋放氧氣的不同活性物質充電的過程中，使用光電倍增裝置測量了這種光子發射。”
當釋放單線態氧時，它與電解質反應，既消耗液體電解質，又因此使電池乾燥。除了活性材料表面的耗氧層的電阻之外，氣體的形成還導致較高的內壓並增加電池電阻。最後，電池分解產物對活性物質產生化學侵蝕，導致過渡金屬在陽極溶解，活性鋰在陰極損失。
“從具有高電位/高電荷態的層狀過渡金屬氧化物中析出氧氣已經知道十多年了，”Freiberg指出。但是，隨著氧氣的析出，出現了電解質分解的觀測是近兩年來的新結果。
Freiberg和她的同事的最新觀察是過渡金屬陰極材料充電過程中單重態氧析出的第一個確鑿證據，並解釋了伴隨而來的電解質分解。
Freiberg說：“有了在層狀過渡金屬氧化物充電過程中單線態氧演化的明確證據，對這些材料內在老化機制的深入理解正在進行中。”
結果表明電荷的狀態，而不是作為釋放氧的觸發電位。穩定晶格結構，檢測電解液對單線態氧的敏感性是改善鋰離子電池壽命的有效途徑。有了這種新的認識，富鎳層狀過渡金屬氧化物正極材料可以被探索和優化用於電池應用，以取代目前高鈷含量的選擇，這些選擇對於大規模商業化來說太昂貴。
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