أعلنت كل من Nissan Motor و Nissan ARC في 13 مارس 2014 أنهما طورا طريقة تحليل يمكن أن تراقب مباشرة وتحدد حركة الإلكترونات في مادة القطب الموجب لبطاريات الليثيوم أيون أثناء الشحن والتفريغ. باستخدام هذه الطريقة ، “يجعل تطوير بطاريات ليثيوم أيون عالية السعة أمرًا ممكنًا ، مما يساعد على توسيع نطاق المركبات الكهربائية النقية (EV)”

لتطوير بطارية ليثيوم أيون ذات قدرة عالية وعمر طويل ، من الضروري تخزين أكبر قدر ممكن من الليثيوم في المادة النشطة للإلكترود ، وتصميم المواد التي يمكن أن تنتج كمية كبيرة من الإلكترونات. لهذا السبب ، من المهم جدًا فهم حركة الإلكترونات في البطارية ، ولا تستطيع تقنيات التحليل السابقة مراقبة حركة الإلكترونات بشكل مباشر. لذلك ، من المستحيل تحديد أي عنصر في المادة النشطة للإلكترود كميًا (المنغنيز (Mn) ، الكوبالت (Co) ، النيكل (Ni) ، الأكسجين (O) ، إلخ) يمكنه إطلاق الإلكترونات.

طريقة التحليل التي تم تطويرها هذه المرة حلت مشكلة طويلة الأمد – اكتشاف منشأ التيار أثناء الشحن والتفريغ وإمساكه كميًا باعتباره “الأول في العالم” (محرك نيسان). نتيجة لذلك ، من الممكن فهم الظواهر التي تحدث داخل البطارية بدقة ، وخاصة حركة المادة النشطة الموجودة في مادة القطب الموجب. تم تطوير النتائج هذه المرة بالاشتراك مع Nissan ARC وجامعة طوكيو وجامعة كيوتو وجامعة محافظة أوساكا.

بطارية تخزين الطاقة تسلا

تستخدم أيضًا “Earth Simulator”

الطريقة التحليلية التي تم تطويرها هذه المرة تستخدم “التحليل الطيفي لامتصاص الأشعة السينية” باستخدام “نهاية الامتصاص L” و “طريقة حساب المبادئ الأولى” باستخدام الكمبيوتر العملاق “Earth Simulator”. على الرغم من أن بعض الأشخاص قد استخدموا التحليل الطيفي لامتصاص الأشعة السينية لإجراء تحليل لبطارية أيونات الليثيوم من قبل ، فإن استخدام “نهاية الامتصاص K” هو السائد. ترتبط الإلكترونات المرتبة في طبقة الغلاف K الأقرب إلى النواة في الذرة ، لذلك لا تشارك الإلكترونات بشكل مباشر في الشحن والتفريغ.

تستخدم طريقة التحليل هذه المرة التحليل الطيفي للامتصاص X باستخدام نهاية الامتصاص L لمراقبة تدفق الإلكترونات المشاركة في تفاعل البطارية مباشرة. بالإضافة إلى ذلك ، من خلال الدمج مع طريقة حساب المبادئ الأولى باستخدام جهاز محاكاة الأرض ، تم الحصول على مقدار حركة الإلكترون التي كان يمكن استنتاجها من قبل بدقة عالية.

ستحدث هذه التكنولوجيا تأثيرًا كبيرًا على أنواع أنظمة تخزين طاقة البطاريات

تستخدم نيسان ARC طريقة التحليل هذه لتحليل مواد الكاثود الزائدة من الليثيوم. لقد وجد أنه (1) في حالة الإمكانات العالية ، تكون الإلكترونات التي تنتمي إلى الأكسجين مفيدة لتفاعل الشحن ؛ (2) عند التفريغ ، تكون الإلكترونات التي تنتمي إلى المنغنيز مفيدة لتفاعل التفريغ.

تصميم نظام تخزين طاقة البطارية