Nissan Motor i Nissan ARC ogłosiły 13 marca 2014 r., że opracowały metodę analizy, która umożliwia bezpośrednią obserwację i ocenę ilościową ruchu elektronów w materiale elektrody dodatniej akumulatorów litowo-jonowych podczas ładowania i rozładowywania. Korzystanie z tej metody „umożliwia rozwój akumulatorów litowo-jonowych o dużej pojemności, pomagając w ten sposób rozszerzyć zasięg pojazdów wyłącznie elektrycznych (EV)”

Aby opracować akumulator litowo-jonowy o dużej pojemności i długiej żywotności, konieczne jest przechowywanie jak największej ilości litu w aktywnym materiale elektrody oraz projektowanie materiałów, które mogą wytwarzać dużą ilość elektronów. Z tego powodu bardzo ważne jest uchwycenie ruchu elektronów w baterii, a poprzednie techniki analizy nie mogą bezpośrednio obserwować ruchu elektronów. Dlatego niemożliwe jest ilościowe określenie, który pierwiastek w materiale aktywnym elektrody (mangan (Mn), kobalt (Co), nikiel (Ni), tlen (O) itp.) może uwalniać elektrony.

Opracowana tym razem metoda analizy rozwiązała odwieczny problem odkrycia pochodzenia prądu podczas ładowania i rozładowywania oraz ilościowego uchwycenia go dla „pierwszego na świecie” (Nissan Motor). Dzięki temu możliwe jest dokładne uchwycenie zjawisk zachodzących wewnątrz baterii, zwłaszcza ruchu materiału aktywnego zawartego w materiale elektrody dodatniej. Tym razem wyniki zostały opracowane wspólnie przez Nissan ARC, Uniwersytet Tokijski, Uniwersytet Kioto i Uniwersytet Prefektury Osaka.

Bateria magazynująca energię Tesli

Używał również „Symulatora Ziemi”

Opracowana tym razem metoda analityczna wykorzystuje zarówno „spektroskopię absorpcji promieniowania rentgenowskiego” z wykorzystaniem „końca absorpcji L”, jak i „metodę obliczania według pierwszych zasad” z wykorzystaniem superkomputera „Symulator Ziemi”. Chociaż niektórzy już wcześniej stosowali spektroskopię absorpcji promieniowania rentgenowskiego do wykonywania analizy baterii litowo-jonowych, głównym nurtem jest użycie „końca absorpcji K”. Elektrony ułożone w warstwie powłoki K najbliżej jądra są związane w atomie, więc elektrony nie uczestniczą bezpośrednio w ładowaniu i rozładowaniu.

Metoda analizy tym razem wykorzystuje spektroskopię absorpcji X z wykorzystaniem końca absorpcji L do bezpośredniej obserwacji przepływu elektronów biorących udział w reakcji baterii. Ponadto, dzięki połączeniu z metodą obliczania według pierwszych zasad przy użyciu symulatora Ziemi, z dużą dokładnością uzyskano wielkość ruchu elektronów, którą można było wcześniej jedynie wywnioskować.

Te technologie będą miały ogromny wpływ na rodzaje systemów magazynowania energii baterii

Nissan ARC wykorzystuje tę metodę analizy do analizy materiałów katodowych z nadmiarem litu. Stwierdzono, że (1) w stanie wysokiego potencjału elektrony należące do tlenu są korzystne dla reakcji ładowania; (2) podczas rozładowywania elektrony należące do manganu są korzystne dla reakcji rozładowania.

Projekt systemu magazynowania energii baterii