निसान मोटर और निसान एआरसी ने 13 मार्च 2014 को घोषणा की कि उन्होंने एक विश्लेषण पद्धति विकसित की है जो चार्जिंग और डिस्चार्जिंग के दौरान लिथियम आयन बैटरी की सकारात्मक इलेक्ट्रोड सामग्री में इलेक्ट्रॉनों की गति को सीधे देख और माप सकती है। इस पद्धति का उपयोग करते हुए, “उच्च क्षमता लिथियम-आयन बैटरी के विकास को संभव बनाता है, जिससे शुद्ध इलेक्ट्रिक वाहनों (ईवी) की सीमा का विस्तार करने में मदद मिलती है”

उच्च क्षमता और लंबे जीवन के साथ लिथियम-आयन बैटरी विकसित करने के लिए, इलेक्ट्रोड सक्रिय सामग्री में जितना संभव हो उतना लिथियम स्टोर करना आवश्यक है, और डिज़ाइन सामग्री जो बड़ी मात्रा में इलेक्ट्रॉनों का उत्पादन कर सकती है। इस कारण से, बैटरी में इलेक्ट्रॉनों की गति को समझना बहुत महत्वपूर्ण है, और पिछली विश्लेषण तकनीकें सीधे इलेक्ट्रॉनों की गति का निरीक्षण नहीं कर सकती हैं। इसलिए, मात्रात्मक रूप से यह पहचानना असंभव है कि इलेक्ट्रोड सक्रिय सामग्री (मैंगनीज (एमएन), कोबाल्ट (सीओ), निकल (नी), ऑक्सीजन (ओ), आदि) में कौन सा तत्व इलेक्ट्रॉनों को छोड़ सकता है।

इस बार विकसित विश्लेषण पद्धति ने लंबे समय से चली आ रही समस्या को हल कर दिया है – चार्जिंग और डिस्चार्जिंग के दौरान करंट की उत्पत्ति की खोज और इसे “दुनिया की पहली” (निसान मोटर) के लिए मात्रात्मक रूप से पकड़ना। नतीजतन, बैटरी के अंदर होने वाली घटनाओं, विशेष रूप से सकारात्मक इलेक्ट्रोड सामग्री में निहित सक्रिय सामग्री की गति को सटीक रूप से समझना संभव है। इस बार के परिणाम संयुक्त रूप से निसान एआरसी, टोक्यो विश्वविद्यालय, क्योटो विश्वविद्यालय और ओसाका प्रीफेक्चुरल विश्वविद्यालय द्वारा विकसित किए गए थे।

टेस्ला एनर्जी स्टोरेज बैटरी

“पृथ्वी सिम्युलेटर” का भी इस्तेमाल किया

इस बार विकसित विश्लेषणात्मक पद्धति में “एल अवशोषण अंत” का उपयोग करते हुए “एक्स-रे अवशोषण स्पेक्ट्रोस्कोपी” और सुपरकंप्यूटर “अर्थ सिम्युलेटर” का उपयोग करके “प्रथम-सिद्धांत गणना पद्धति” दोनों का उपयोग किया गया है। हालांकि कुछ लोगों ने पहले लिथियम-आयन बैटरी विश्लेषण करने के लिए एक्स-रे अवशोषण स्पेक्ट्रोस्कोपी का उपयोग किया है, “K अवशोषण अंत” का उपयोग मुख्यधारा है। नाभिक के निकटतम K शेल परत में व्यवस्थित इलेक्ट्रॉन परमाणु में बंधे होते हैं, इसलिए इलेक्ट्रॉन सीधे चार्ज और डिस्चार्ज में भाग नहीं लेते हैं।

विश्लेषण विधि इस बार बैटरी प्रतिक्रिया में भाग लेने वाले इलेक्ट्रॉनों के प्रवाह का सीधे निरीक्षण करने के लिए एल अवशोषण अंत का उपयोग करके एक्स अवशोषण स्पेक्ट्रोस्कोपी का उपयोग करती है। इसके अलावा, पृथ्वी सिम्युलेटर का उपयोग करके पहले-सिद्धांतों की गणना पद्धति के साथ संयोजन करके, इलेक्ट्रॉन आंदोलन की मात्रा जो केवल पहले ही अनुमान लगाया जा सकता था, उच्च सटीकता के साथ प्राप्त किया गया था।

वे तकनीक बैटरी ऊर्जा भंडारण प्रणालियों के प्रकारों पर बहुत प्रभाव डालेगी

निसान एआरसी इस विश्लेषण पद्धति का उपयोग लिथियम-अतिरिक्त कैथोड सामग्री का विश्लेषण करने के लिए करता है। यह पाया गया कि (1) उच्च क्षमता वाली अवस्था में, ऑक्सीजन से संबंधित इलेक्ट्रॉन चार्जिंग प्रतिक्रिया के लिए फायदेमंद होते हैं; (२) डिस्चार्ज करते समय, मैंगनीज से संबंधित इलेक्ट्रॉन डिस्चार्ज रिएक्शन के लिए फायदेमंद होते हैं।

बैटरी ऊर्जा भंडारण प्रणाली डिजाइन