Nissan Motor en Nissan ARC hebben op 13 maart 2014 aangekondigd dat ze een analysemethode hebben ontwikkeld die de beweging van elektronen in het positieve elektrodemateriaal van lithium-ionbatterijen tijdens het laden en ontladen direct kan observeren en kwantificeren. Met behulp van deze methode “maakt de ontwikkeling van lithium-ionbatterijen met hoge capaciteit mogelijk, waardoor het bereik van puur elektrische voertuigen (EV) wordt vergroot”

Om een ​​lithium-ionbatterij met een hoge capaciteit en een lange levensduur te ontwikkelen, is het noodzakelijk om zoveel mogelijk lithium op te slaan in het actieve materiaal van de elektrode en om materialen te ontwerpen die een grote hoeveelheid elektronen kunnen produceren. Om deze reden is het erg belangrijk om de beweging van elektronen in de batterij te begrijpen, en de eerdere analysetechnieken kunnen de beweging van elektronen niet direct waarnemen. Daarom is het onmogelijk om kwantitatief te identificeren welk element in het actieve materiaal van de elektrode (mangaan (Mn), kobalt (Co), nikkel (Ni), zuurstof (O), enz.) elektronen kan afgeven.

De analysemethode die deze keer is ontwikkeld, heeft het al lang bestaande probleem opgelost: de ontdekking van de oorsprong van de stroom tijdens het laden en ontladen en het kwantitatief vatten ervan als de ‘eerste ter wereld’ (Nissan Motor). Als resultaat is het mogelijk om de verschijnselen die zich in de batterij voordoen, nauwkeurig te begrijpen, in het bijzonder de beweging van het actieve materiaal dat zich in het positieve elektrodemateriaal bevindt. De resultaten zijn dit keer gezamenlijk ontwikkeld door Nissan ARC, de Universiteit van Tokio, de Universiteit van Kyoto en de prefectuuruniversiteit van Osaka.

Tesla energie-opslagbatterij

Ook de “Earth Simulator” gebruikt

De analytische methode die deze keer is ontwikkeld, maakt gebruik van zowel de “röntgenabsorptiespectroscopie” met behulp van de “L-absorptie-uiteinde” en de “eerste principes rekenmethode” met behulp van de supercomputer “Earth Simulator”. Hoewel sommige mensen eerder röntgenabsorptiespectroscopie hebben gebruikt om lithium-ionbatterij-analyse uit te voeren, is het gebruik van “K-absorptie-uiteinde” de mainstream. De elektronen die zijn gerangschikt in de K-schillaag die zich het dichtst bij de kern bevindt, zijn gebonden in het atoom, dus de elektronen nemen niet direct deel aan de lading en ontlading.

De analysemethode maakt deze keer gebruik van X-absorptiespectroscopie met behulp van het L-absorptie-uiteinde om de stroom van elektronen die deelnemen aan de batterijreactie direct te observeren. Door bovendien te combineren met de eerste-principes-berekeningsmethode met behulp van de aardsimulator, werd de hoeveelheid elektronenbeweging die voorheen alleen kon worden afgeleid met hoge nauwkeurigheid verkregen.

Die technologie zal een grote impact hebben op de soorten batterij-energieopslagsystemen

Nissan ARC gebruikt deze analysemethode om kathodematerialen met een overschot aan lithium te analyseren. Er werd gevonden dat (1) in de toestand met hoog potentiaal de elektronen die tot zuurstof behoren, gunstig zijn voor de oplaadreactie; (2) bij het ontladen zijn de tot het mangaan behorende elektronen gunstig voor de ontlaadreactie.

Ontwerp van batterij-energieopslagsysteem