Nissan Motor e Nissan ARC anunciaram em 13 de março de 2014 que desenvolveram um método de análise que pode observar e quantificar diretamente o movimento dos elétrons no material do eletrodo positivo das baterias de íon-lítio durante o carregamento e a descarga. Usando este método, “torna possível o desenvolvimento de baterias de íon-lítio de alta capacidade, ajudando assim a estender a gama de veículos elétricos puros (EV)”

Para desenvolver uma bateria de íon-lítio com alta capacidade e longa vida, é necessário armazenar o máximo possível de lítio no material ativo do eletrodo e projetar materiais que possam produzir uma grande quantidade de elétrons. Por este motivo, é muito importante compreender o movimento dos elétrons na bateria, e as técnicas de análise anteriores não podem observar diretamente o movimento dos elétrons. Portanto, é impossível identificar quantitativamente qual elemento do material ativo do eletrodo (manganês (Mn), cobalto (Co), níquel (Ni), oxigênio (O), etc.) pode liberar elétrons.

O método de análise desenvolvido desta vez resolveu o problema de longa data – a descoberta da origem da corrente durante a carga e descarga e sua apreensão quantitativa para o “primeiro do mundo” (Nissan Motor). Como resultado, é possível apreender com precisão os fenômenos que ocorrem no interior da bateria, especialmente o movimento do material ativo contido no material do eletrodo positivo. Os resultados desta vez foram desenvolvidos em conjunto pela Nissan ARC, a Universidade de Tóquio, a Universidade de Kyoto e a Universidade da Prefeitura de Osaka.

Bateria de armazenamento de energia tesla

Também usei o “Simulador de Terra”

O método analítico desenvolvido desta vez usa tanto a “espectroscopia de absorção de raios X” usando a “extremidade de absorção L” e o “método de cálculo de primeiros princípios” usando o supercomputador “Simulador de Terra”. Embora algumas pessoas já tenham usado a espectroscopia de absorção de raios-X para realizar análises de bateria de íon-lítio, o uso de “extremidade de absorção K” é o principal. Os elétrons dispostos na camada K mais próxima ao núcleo estão ligados ao átomo, de modo que os elétrons não participam diretamente da carga e da descarga.

O método de análise desta vez usa espectroscopia de absorção X usando a extremidade de absorção L para observar diretamente o fluxo de elétrons que participam da reação da bateria. Além disso, combinando com o método de cálculo dos primeiros princípios usando o simulador de terra, a quantidade de movimento do elétron que só poderia ser inferida antes foi obtida com alta precisão.

Essa tecnologia terá um grande impacto para os tipos de sistemas de armazenamento de energia de bateria

Nissan ARC usa este método de análise para analisar materiais de cátodo com excesso de lítio. Verificou-se que (1) no estado de alto potencial, os elétrons pertencentes ao oxigênio são benéficos para a reação de carga; (2) ao descarregar, os elétrons pertencentes ao manganês são benéficos para a reação de descarga.

Projeto do sistema de armazenamento de energia da bateria