Nissan Motor und Nissan ARC gaben am 13. März 2014 bekannt, dass sie eine Analysemethode entwickelt haben, die die Bewegung von Elektronen im positiven Elektrodenmaterial von Lithium-Ionen-Batterien beim Laden und Entladen direkt beobachten und quantifizieren kann. Diese Methode „ermöglicht die Entwicklung von Lithium-Ionen-Batterien mit hoher Kapazität und trägt damit zur Reichweitenverlängerung reiner Elektrofahrzeuge (EV) bei“

Um eine Lithium-Ionen-Batterie mit hoher Kapazität und langer Lebensdauer zu entwickeln, ist es notwendig, so viel Lithium wie möglich im aktiven Elektrodenmaterial zu speichern und Materialien zu entwickeln, die eine große Menge an Elektronen produzieren können. Aus diesem Grund ist es sehr wichtig, die Bewegung von Elektronen in der Batterie zu erfassen, und die bisherigen Analysetechniken können die Bewegung von Elektronen nicht direkt beobachten. Daher ist es unmöglich, quantitativ zu identifizieren, welches Element im aktiven Elektrodenmaterial (Mangan (Mn), Kobalt (Co), Nickel (Ni), Sauerstoff (O) usw.) Elektronen freisetzen kann).

Die diesmal entwickelte Analysemethode hat das langjährige Problem gelöst, den Ursprung des Stroms beim Laden und Entladen zu entdecken und quantitativ zu erfassen für die „Weltneuheit“ (Nissan Motor). Als Ergebnis ist es möglich, die im Inneren der Batterie auftretenden Phänomene, insbesondere die Bewegung des im positiven Elektrodenmaterial enthaltenen aktiven Materials, genau zu erfassen. Die Ergebnisse wurden diesmal gemeinsam von Nissan ARC, der University of Tokyo, der Kyoto University und der Osaka Prefectural University entwickelt.

Tesla-Energiespeicherbatterie

Verwendet auch den “Erdsimulator”

Die diesmal entwickelte Analysemethode nutzt sowohl die „Röntgenabsorptionsspektroskopie“ mit dem „L-Absorptionsende“ als auch die „First-Principles-Berechnungsmethode“ mit dem Supercomputer „Earth Simulator“. Obwohl einige Leute Röntgenabsorptionsspektroskopie verwendet haben, um Lithium-Ionen-Batterieanalysen durchzuführen, ist die Verwendung des “K-Absorptionsendes” der Mainstream. Die in der kernnächsten K-Schalenschicht angeordneten Elektronen sind im Atom gebunden, so dass die Elektronen nicht direkt an der Ladung und Entladung teilnehmen.

Das Analyseverfahren verwendet dieses Mal die X-Absorptionsspektroskopie unter Verwendung des L-Absorptionsendes, um den Fluss der an der Batteriereaktion beteiligten Elektronen direkt zu beobachten. Darüber hinaus wurde durch die Kombination mit der First-Principles-Berechnungsmethode unter Verwendung des Erdsimulators die Menge der Elektronenbewegung, die zuvor nur abgeleitet werden konnte, mit hoher Genauigkeit erhalten.

Diese Technologie wird große Auswirkungen auf die Arten von Batterie-Energiespeichersystemen haben

Nissan ARC verwendet diese Analysemethode, um Lithium-Überschuss-Kathodenmaterialien zu analysieren. Es wurde festgestellt, dass (1) im Hochpotentialzustand die zum Sauerstoff gehörenden Elektronen für die Ladereaktion günstig sind; (2) Beim Entladen sind die zum Mangan gehörenden Elektronen für die Entladereaktion günstig.

Design des Batterie-Energiespeichersystems