Nissan Motor e Nissan ARC hanno annunciato il 13 marzo 2014 di aver sviluppato un metodo di analisi in grado di osservare e quantificare direttamente il movimento degli elettroni nel materiale dell’elettrodo positivo delle batterie agli ioni di litio durante la carica e la scarica. Utilizzando questo metodo, “rende possibile lo sviluppo di batterie agli ioni di litio ad alta capacità, contribuendo così ad estendere la gamma dei veicoli elettrici puri (EV)”

Per sviluppare una batteria agli ioni di litio ad alta capacità e lunga durata, è necessario immagazzinare quanto più litio possibile nel materiale attivo dell’elettrodo e progettare materiali in grado di produrre una grande quantità di elettroni. Per questo motivo è molto importante cogliere il movimento degli elettroni nella batteria, e le precedenti tecniche di analisi non possono osservare direttamente il movimento degli elettroni. Pertanto, è impossibile identificare quantitativamente quale elemento nel materiale attivo dell’elettrodo (manganese (Mn), cobalto (Co), nichel (Ni), ossigeno (O), ecc.) può rilasciare elettroni.

Il metodo di analisi sviluppato questa volta ha risolto il problema di vecchia data: la scoperta dell’origine della corrente durante la carica e la scarica e la sua acquisizione quantitativa per il “primo al mondo” (Nissan Motor). Di conseguenza, è possibile cogliere con precisione i fenomeni che si verificano all’interno della batteria, in particolare il movimento del materiale attivo contenuto nel materiale dell’elettrodo positivo. I risultati questa volta sono stati sviluppati congiuntamente da Nissan ARC, dall’Università di Tokyo, dall’Università di Kyoto e dall’Università della prefettura di Osaka.

Accumulatore di energia Tesla

Utilizzato anche il “Simulatore della Terra”

Il metodo analitico sviluppato questa volta utilizza sia la “Spettroscopia di assorbimento dei raggi X” utilizzando l’”estremità di assorbimento L” sia il “metodo di calcolo dei primi principi” utilizzando il supercomputer “Earth Simulator”. Sebbene alcune persone abbiano utilizzato la spettroscopia di assorbimento a raggi X per eseguire l’analisi della batteria agli ioni di litio in precedenza, l’uso di “estremità di assorbimento K” è il mainstream. Gli elettroni disposti nello strato di guscio K più vicino al nucleo sono legati nell’atomo, quindi gli elettroni non partecipano direttamente alla carica e alla scarica.

Il metodo di analisi questa volta utilizza la spettroscopia di assorbimento X utilizzando l’estremità di assorbimento L per osservare direttamente il flusso di elettroni che partecipano alla reazione della batteria. Inoltre, combinando con il metodo di calcolo dei primi principi utilizzando il simulatore terrestre, la quantità di movimento degli elettroni che prima era possibile solo dedurre è stata ottenuta con elevata precisione.

Quella tecnologia avrà un grande impatto per i tipi di sistemi di accumulo di energia a batteria

Nissan ARC utilizza questo metodo di analisi per analizzare i materiali del catodo in eccesso di litio. Si è scoperto che (1) nello stato ad alto potenziale, gli elettroni appartenenti all’ossigeno sono benefici per la reazione di carica; (2) durante la scarica, gli elettroni appartenenti al manganese sono benefici per la reazione di scarica.

Progettazione del sistema di accumulo dell’energia della batteria