Nissan Motor와 Nissan ARC는 충방전 시 리튬 이온 배터리의 양극 물질에서 전자의 움직임을 직접 관찰하고 정량화할 수 있는 분석 방법을 개발했다고 13년 2014월 XNUMX일 밝혔다. 이 방식을 이용하면 “고용량 리튬이온 배터리 개발이 가능해 순수 전기차(EV) 범위 확대에 도움”

고용량 및 장수명의 리튬이온 전지를 개발하기 위해서는 전극 활물질에 가능한 한 많은 리튬을 저장하고 많은 양의 전자를 생성할 수 있는 재료를 설계하는 것이 필요하다. 이 때문에 전지 내 전자의 움직임을 파악하는 것이 매우 중요하며, 기존의 분석 기법으로는 전자의 움직임을 직접 관찰할 수 없었다. 따라서 전극활물질의 어떤 원소(망간(Mn), 코발트(Co), 니켈(Ni), 산소(O) 등)가 전자를 방출할 수 있는지 정량적으로 규명하는 것은 불가능하다.

이번에 개발된 분석법은 충방전 시 전류의 근원을 찾아 이를 정량적으로 파악해 ‘세계 최초'(닛산자동차)라는 오랜 문제를 해결했다. 그 결과, 전지 내부에서 발생하는 현상, 특히 양극재에 포함된 활물질의 움직임을 정확하게 파악할 수 있다. 이번 결과는 닛산 ARC, 도쿄대학, 교토대학, 오사카부립대학이 공동으로 개발한 것이다.

테슬라 에너지 저장 배터리

또한 “지구 시뮬레이터”를 사용했습니다.

이번에 개발된 분석법은 ‘L 흡수단자’를 이용한 ‘X선 흡수 분광법’과 슈퍼컴퓨터 ‘지구 시뮬레이터’를 이용한 ‘제XNUMX원리 계산법’을 모두 사용한다. 일부 사람들은 이전에 X선 흡수 분광법을 사용하여 리튬 이온 배터리 분석을 수행했지만 “K 흡수 말단”을 사용하는 것이 주류입니다. 핵에 가장 가까운 K 껍질층에 배열된 전자는 원자에 결합되어 있어 전자가 직접 충전과 방전에 참여하지 않는다.

이번에 분석 방법은 L 흡수단을 이용한 X 흡수 분광법을 이용하여 전지 반응에 참여하는 전자의 흐름을 직접 관찰하는 것이다. 또한 지구 시뮬레이터를 이용한 제XNUMX원칙 계산법과 결합하여 이전에는 추정할 수 없었던 전자 이동량을 고정밀도로 구했습니다.

이러한 기술은 배터리 에너지 저장 시스템의 유형에 큰 영향을 미칠 것입니다.

Nissan ARC는 이 분석 방법을 사용하여 리튬 과잉 양극 물질을 분석합니다. (1) 고전위 상태에서 산소에 속하는 전자가 충전 반응에 유리하다는 것이 발견되었습니다. (2) 방전시 망간에 속하는 전자가 방전반응에 유리하다.

배터리 에너지 저장 시스템 설계