Nissan Motor og Nissan ARC kunngjorde 13. mars 2014 at de har utviklet en analysemetode som direkte kan observere og kvantifisere bevegelsen av elektroner i det positive elektrodematerialet til litiumionbatterier under lading og utlading. Ved å bruke denne metoden, “gjør det mulig å utvikle litiumionbatterier med høy kapasitet, og dermed bidra til å utvide rekkevidden til rene elektriske kjøretøyer (EV)”

For å utvikle et litiumionbatteri med høy kapasitet og lang levetid, er det nødvendig å lagre så mye litium som mulig i det elektrodeaktive materialet, og designe materialer som kan produsere en stor mengde elektroner. Av denne grunn er det veldig viktig å forstå bevegelsen av elektroner i batteriet, og de tidligere analyseteknikkene kan ikke direkte observere bevegelsen av elektroner. Derfor er det umulig å kvantitativt identifisere hvilket element i det elektrodeaktive materialet (mangan (Mn), kobolt (Co), nikkel (Ni), oksygen (O), etc.) som kan frigjøre elektroner.

Analysemetoden som ble utviklet denne gangen har løst det mangeårige problemet-oppdagelsen av strømmenes opphav under lading og utladning og kvantitativt forstå den for “verdens første” (Nissan Motor). Som et resultat er det mulig å nøyaktig forstå fenomenene som oppstår inne i batteriet, spesielt bevegelsen av det aktive materialet som finnes i det positive elektrodematerialet. Resultatene denne gangen ble utviklet i fellesskap av Nissan ARC, University of Tokyo, Kyoto University og Osaka Prefectural University.

Tesla energilagringsbatteri

Brukte også “Earth Simulator”

Analysemetoden som ble utviklet denne gangen bruker både “røntgenabsorptionsspektroskopi” ved hjelp av “L-absorpsjonsenden” og “beregningsmetoden for første prinsipper” ved bruk av superdatamaskinen “Earth Simulator”. Selv om noen mennesker har brukt røntgenabsorberingsspektroskopi for å utføre litium-ion-batterianalyse tidligere, er bruken av “K absorpsjonsenden” hovedstrømmen. Elektronene arrangert i K -skalllaget nærmest kjernen er bundet i atomet, så elektronene deltar ikke direkte i ladningen og utladningen.

Analysemetoden denne gangen bruker X -absorpsjonsspektroskopi ved hjelp av absorpsjonsenden L for direkte å observere strømmen av elektroner som deltar i batterireaksjonen. I tillegg ble mengden av elektronbevegelser som bare kunne utledes før, oppnådd med høy nøyaktighet ved å kombinere med beregningsmetoden med de første prinsippene ved bruk av jordsimulatoren.

Denne teknologien vil ha stor innvirkning på typer batterilagringssystemer

Nissan ARC bruker denne analysemetoden til å analysere litiumoverskytende katodematerialer. Det ble funnet at (1) i tilstanden med høy potensial er elektronene som tilhører oksygen gunstige for ladningsreaksjonen; (2) ved utladning er elektronene som tilhører mangan fordelaktige for utladningsreaksjonen.

Design av batterilagringssystem