Nissan Motor og Nissan ARC annoncerede den 13. marts 2014, at de har udviklet en analysemetode, der direkte kan observere og kvantificere elektroners bevægelse i det positive elektrodemateriale i lithium-ion-batterier under opladning og afladning. Ved hjælp af denne metode “gør det muligt at udvikle lithium-ion-batterier med høj kapacitet og derved hjælpe med at udvide rækkevidden af ​​rene elektriske køretøjer (EV)”

For at udvikle et lithium-ion-batteri med høj kapacitet og lang levetid er det nødvendigt at gemme så meget lithium som muligt i det elektrodeaktive materiale og designe materialer, der kan producere en stor mængde elektroner. Af denne grund er det meget vigtigt at forstå elektronernes bevægelse i batteriet, og de tidligere analyseteknikker kan ikke direkte observere elektronernes bevægelse. Derfor er det umuligt at kvantitativt identificere hvilket element i det elektrodeaktive materiale (mangan (Mn), kobolt (Co), nikkel (Ni), ilt (O) osv.) Der kan frigive elektroner.

Analysemetoden, der blev udviklet denne gang, har løst det mangeårige problem-opdagelsen af ​​strømmenes oprindelse under opladning og afladning og kvantitativt at gribe den for “verdens første” (Nissan Motor). Som følge heraf er det muligt nøjagtigt at fatte de fænomener, der opstår inde i batteriet, især bevægelsen af ​​det aktive materiale indeholdt i det positive elektrodemateriale. Resultaterne denne gang blev udviklet i fællesskab af Nissan ARC, University of Tokyo, Kyoto University og Osaka Prefectural University.

Tesla energilagringsbatteri

Brugte også “Earth Simulator”

Den analysemetode, der blev udviklet denne gang, bruger både “røntgenabsorptionsspektroskopi” ved hjælp af “L-absorptionsenden” og “beregningsmetoden med de første principper” ved hjælp af supercomputeren “Earth Simulator”. Selvom nogle mennesker har brugt røntgenabsorptionsspektroskopi til at udføre litium-ion-batterianalyse før, er brugen af ​​”K-absorptionsende” mainstream. Elektronerne arrangeret i K -skallaget tættest på kernen er bundet i atomet, så elektronerne deltager ikke direkte i ladningen og afladningen.

Analysemetoden denne gang bruger X -absorptionsspektroskopi ved hjælp af L -absorptionsenden til direkte at observere strømmen af ​​elektroner, der deltager i batteriets reaktion. Desuden blev mængden af ​​elektronbevægelse, der kun kunne udledes før, opnået med høj nøjagtighed ved at kombinere med beregningsmetoden med de første principper ved hjælp af jordsimulatoren.

Denne teknologi vil have stor indflydelse på typer af batterilagringssystemer

Nissan ARC bruger denne analysemetode til at analysere lithiumoverskydende katodematerialer. Det blev konstateret, at (1) i højpotentialetilstanden er de elektroner, der tilhører oxygen, gavnlige for ladningsreaktionen; (2) ved afladning er de elektroner, der tilhører manganen, gavnlige for udladningsreaktionen.

Design af batterilagringssystem