鋰離子電池有望為我們未來發展的道路帶來一場革命，但電動汽車的電池將需要在合理的成本范圍內以及重量/體積內擁有高功率密度。在當前最先進的鋰離子電池中，石墨陽極與包含過渡金屬氧化物材料的陰極配對，以允許鋰離子在電池充電和放電時可逆地脫/插層。但是，其中一種常用的過渡金屬是鈷（Co），其價格十分昂貴。然而降低Co含量和增加鎳（Ni）含量具有令人遺憾的副作用，即低電位下的氧的演變，這對電池的壽命會產生十分不利的影響。

現在來自德國慕尼黑工業大學的研究人員使用光子發射光譜技術證實：該單態氧（單態氧（Singletoxygen，1O2），也稱作單線態氧，是分子氧的順磁性狀態的一種通稱，它不如分子氧的正常狀態——三重基態（Tripletoxygen）穩定。單線態氧屬于活性氧（reactiveoxygen），是普通氧（3O2）的激發態。總自旋為零，無順磁性。單線態氧雖不是自由基，但因解除了自旋限制所以反應活性遠比普通氧高。1O2在許多自由基反應中可以形成）是產生化學反應級聯的和不可逆轉電解質氧化的反應物種之一。Wandt等人將這一科研成果發表在了“MaterialsToday”雜志上。

“單態氧會經歷雙分子輻射衰變，如果以足夠高的濃度產生，就會發出光子?！盇nnaT.S.Freiberg解釋道。“在對已知釋放氧的不同活性材料進行充電的過程中，我們使用光電倍增管裝置測量了這種光子發射。”

當單態氧被釋放時，它與電解質發生反應，用于消耗液體電解質，并因此使電池變干。除了活性材料表面上的貧氧層的電阻之外，氣體形成還導致電池更高的內部壓力并增加電池電阻。最后，電池分解的產物可以化學地侵蝕活性材料，導致陽極處的過渡金屬溶解和陰極處活性鋰的損失。

“層狀過渡金屬氧化物在高電位/荷電狀態下的析氧歷史已經有十多年了?！盕reiberg指出?！暗茖W家們觀察到隨著這種氧氣的釋放，電解質會發生分解，則是過去兩年內的一個新的發現。”

Freiberg及其同事的最新觀察結果是過渡金屬陰極材料在充電過程中有單態氧釋放的第一個明確證據，并解釋了伴隨的電解質分解情況。

Freiberg說：“有了這種在層狀過渡金屬氧化物充電過程中單態氧釋放的明確證據，我們對這些材料內在老化機制的深入理解正在進行中。”

研究結果表明：氧氣釋放的觸發點是電荷狀態，而不是潛在電位。穩定鋰離子電池的晶格結構和測試潛在電解質對單態氧的敏感性，現在應該是改善鋰離子電池壽命周期的有效途徑。有了這種新的認識，我們可以探索和優化富Ni的層狀過渡金屬氧化物陰極材料，將其用于電池應用中，以取代目前高Co含量的選擇，因為Co材料對于大規模商業化來說太昂貴。