Nissan Motor және Nissan ARC 13 жылдың 2014 наурызында зарядтау және разрядтау кезінде литий-ионды аккумуляторлардың оң электродты материалындағы электрондардың қозғалысын тікелей бақылай алатын және сандық түрде өлшейтін талдау әдісін әзірлегенін хабарлады. Бұл әдісті қолдана отырып, «сыйымдылығы жоғары литий-иондық аккумуляторларды шығаруға мүмкіндік береді, осылайша таза электромобильдердің (ЭВ) ассортиментін кеңейтуге көмектеседі».

Сыйымдылығы жоғары және ұзақ қызмет ететін литий-ионды аккумуляторды әзірлеу үшін электродтың белсенді материалы мен электрондардың көп мөлшерін шығара алатын конструкциялық материалдарды мүмкіндігінше көп сақтау қажет. Осы себепті аккумулятордағы электрондардың қозғалысын түсіну өте маңызды, ал алдыңғы талдау әдістері электрондардың қозғалысын тікелей бақылай алмайды. Демек, электродтың белсенді элементінің қай элементі (марганец (Mn), кобальт (Co), никель (Ni), оттегі (O) және т.б.) электрондарды бөле алатынын сандық түрде анықтау мүмкін емес.

Бұл жолы жасалған талдау әдісі көптен бері шешілмеген мәселені шешті-зарядтау мен разрядтау кезінде токтың пайда болуын анықтау және оны «әлемдегі бірінші» (Nissan Motor) үшін сандық түрде түсіну. Нәтижесінде аккумулятордың ішінде болып жатқан құбылыстарды, әсіресе оң электрод материалының құрамындағы белсенді материалдың қозғалысын дәл түсінуге болады. Бұл жолы нәтижелерді Nissan ARC, Токио университеті, Киото университеті және Осака префектуралық университеті бірлесіп жасады.

Tesla энергия жинайтын батарея

Сонымен қатар «Жер симуляторы» қолданылды.

Бұл жолы жасалған аналитикалық әдіс «L сіңіру соңын» қолданатын «рентгендік-абсорбциялық спектроскопияны» да, «Жер тренажерын» суперкомпьютерінің көмегімен «бірінші принципті есептеу әдісін» де қолданады. Кейбір адамдар литий-ионды батареяларды талдау үшін рентгендік-абсорбциялық спектроскопияны бұрын қолданғанымен, «K сіңіру соңын» қолдану негізгі бағыт болып табылады. Ядроға жақын орналасқан К қабықша қабатында орналасқан электрондар атомда байланысқан, сондықтан электрондар заряд пен разрядқа тікелей қатыспайды.

Бұл жолғы талдау әдісі аккумуляторлық реакцияға қатысатын электрондардың ағынын тікелей бақылау үшін L абсорбциялық ұшын пайдаланып Х абсорбциялық спектроскопиясын қолданады. Сонымен қатар, жер тренажерын қолдана отырып, бірінші принципті есептеу әдісімен біріктіру арқылы, тек бұрын ғана болжауға болатын электрон қозғалысының мөлшері жоғары дәлдікпен алынды.

Бұл технология аккумуляторлық энергияны сақтау жүйелерінің түрлеріне үлкен әсер етеді

Nissan ARC литийден асатын катодты материалдарды талдау үшін осы талдау әдісін қолданады. (1) жоғары потенциалды жағдайда оттегіне тиесілі электрондардың зарядтау реакциясына пайдалы екендігі анықталды; (2) разрядтау кезінде марганецке жататын электрондар разряд реакциясына пайдалы.

Батареяның энергия жинау жүйесінің дизайны