Společnosti Nissan Motor a Nissan ARC oznámily 13. března 2014, že vyvinuly analytickou metodu, která může přímo sledovat a kvantifikovat pohyb elektronů v materiálu kladné elektrody lithium-iontových baterií během nabíjení a vybíjení. Pomocí této metody „umožňuje vývoj vysokokapacitních lithium-iontových baterií, čímž pomáhá rozšířit řadu čistě elektrických vozidel (EV)“

Pro vývoj lithium-iontové baterie s vysokou kapacitou a dlouhou životností je nutné uložit co nejvíce lithia do aktivního materiálu elektrody a navrhnout materiály, které mohou produkovat velké množství elektronů. Z tohoto důvodu je velmi důležité zachytit pohyb elektronů v baterii a předchozí analytické techniky nemohou pohyb elektronů přímo sledovat. Proto není možné kvantitativně určit, který prvek v elektrodovém aktivním materiálu (mangan (Mn), kobalt (Co), nikl (Ni), kyslík (O) atd.) Může uvolňovat elektrony).

Analytická metoda vyvinutá tentokrát vyřešila dlouhodobý problém-objev původu proudu během nabíjení a vybíjení a kvantitativní uchopení za „světovou novinku“ (Nissan Motor). Díky tomu je možné přesně uchopit jevy vyskytující se uvnitř baterie, zejména pohyb aktivního materiálu obsaženého v materiálu kladné elektrody. Výsledky byly tentokrát společně vyvinuty společnostmi Nissan ARC, Tokijská univerzita, Kyotská univerzita a Univerzita prefektury v Osace.

Akumulační baterie Tesla

Také byl použit „simulátor Země“

Analytická metoda vyvinutá tentokrát využívá jak „rentgenovou absorpční spektroskopii“ pomocí „absorpčního konce L“, tak „metodu výpočtu podle prvních principů“ pomocí superpočítače „Earth Simulator“. Ačkoli někteří lidé dříve používali rentgenovou absorpční spektroskopii k provádění analýzy lithium-iontových baterií, hlavním proudem je použití „K absorpčního konce“. Elektrony uspořádané ve vrstvě K obalu nejblíže jádru jsou vázány v atomu, takže se elektrony přímo neúčastní náboje a výboje.

Analytická metoda tentokrát používá absorpční spektroskopii X pomocí L absorpčního konce k přímému pozorování toku elektronů účastnících se reakce baterie. Navíc kombinací s metodou výpočtu podle prvních principů pomocí simulátoru Země bylo s vysokou přesností získáno množství pohybu elektronů, které bylo možné dříve pouze odvodit.

Tyto technologie budou mít velký dopad na typy systémů skladování energie z baterií

Nissan ARC používá tuto analytickou metodu k analýze katodových materiálů s přebytkem lithia. Bylo zjištěno, že (1) ve stavu s vysokým potenciálem jsou elektrony patřící kyslíku prospěšné pro nabíjecí reakci; (2) při vybíjení jsou elektrony patřící do manganu prospěšné pro vybíjecí reakci.

Návrh systému skladování energie z baterií