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，并且價格合理，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，鳳谷的鋰電材料回轉(zhuǎn)窯可以全方位燒結(jié)鋰電粉體材料。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(chǎn)生不利影響。

現(xiàn)在，德國某理工大學的研究人員已經(jīng)用光子發(fā)射光譜確鑿地證明了單重態(tài)氧是產(chǎn)生化學反應級聯(lián)和不可逆電解質(zhì)氧化的反應物種之一，此次試驗就是用的鳳谷陶瓷內(nèi)膽回轉(zhuǎn)窯。

“單線態(tài)氧會經(jīng)歷雙分子輻射衰變，如果產(chǎn)生濃度足夠高，就會發(fā)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(zhì)充電的過程中，使用光電倍增裝置測量了這種光子發(fā)射。”

當釋放單線態(tài)氧時，它與電解質(zhì)反應，既消耗液體電解質(zhì)，又因此使電池干燥。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(nèi)壓并增加電池電阻。最后，電池分解產(chǎn)物對活性物質(zhì)產(chǎn)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(tài)的層狀過渡金屬氧化物中析出氧氣已經(jīng)知道十多年了，”Freiberg指出。但是，隨著氧氣的析出，出現(xiàn)了電解質(zhì)分解的觀測是近兩年來的新結(jié)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(tài)氧析出的第一個確鑿證據(jù)，并解釋了伴隨而來的電解質(zhì)分解。Freiberg說：“有了在層狀過渡金屬氧化物充電過程中單線態(tài)氧演化的明確證據(jù)，對這些材料內(nèi)在老化機制的深入理解正在進行中。”結(jié)果表明電荷的狀態(tài)，而不是作為釋放氧的觸發(fā)電位。穩(wěn)定晶格結(jié)構(gòu)，檢測電解液對單線態(tài)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(yōu)化用于電池應用，以取代目前高鈷含量的選擇，這些選擇對于大規(guī)模商業(yè)化來說太昂貴，而鳳谷的鋰電材料燒結(jié)窯將大大降低生產(chǎn)成本。