Nissan Motor și Nissan ARC au anunțat pe 13 martie 2014 că au dezvoltat o metodă de analiză care poate observa și cuantifica direct mișcarea electronilor din materialul pozitiv al electrodului bateriilor litiu-ion în timpul încărcării și descărcării. Folosind această metodă, „face posibilă dezvoltarea bateriilor litiu-ion de mare capacitate, contribuind astfel la extinderea gamei de vehicule electrice pure (EV)”

Pentru a dezvolta o baterie litiu-ion cu capacitate mare și durată lungă de viață, este necesar să depozitați cât mai mult litiu posibil în materialul activ al electrodului și să proiectați materiale care pot produce o cantitate mare de electroni. Din acest motiv, este foarte important să înțelegem mișcarea electronilor din baterie, iar tehnicile de analiză anterioare nu pot observa direct mișcarea electronilor. Prin urmare, este imposibil să se identifice cantitativ ce element din materialul activ al electrodului (mangan (Mn), cobalt (Co), nichel (Ni), oxigen (O) etc.) poate elibera electroni.

Metoda de analiză dezvoltată de această dată a rezolvat problema de lungă durată – descoperirea originii curentului în timpul încărcării și descărcării și înțelegerea cantitativă a acestuia pentru „primul din lume” (Nissan Motor). Ca rezultat, este posibil să înțelegem cu precizie fenomenele care apar în interiorul bateriei, în special mișcarea materialului activ conținut în materialul pozitiv al electrodului. Rezultatele de această dată au fost dezvoltate în comun de Nissan ARC, Universitatea din Tokyo, Universitatea Kyoto și Universitatea Prefecturală din Osaka.

Baterie de stocare a energiei Tesla

De asemenea, a folosit „Simulatorul Pământului”

Metoda analitică dezvoltată de această dată folosește atât „spectroscopia de absorbție a razelor X” folosind „sfârșitul absorbției L”, cât și „metoda de calcul a primelor principii” folosind supercomputerul „Earth Simulator”. Deși unii oameni au folosit anterior spectroscopia de absorbție a razelor X pentru a efectua analiza bateriei litiu-ion înainte, utilizarea „capătului de absorbție K” este principala. Electronii dispuși în stratul de înveliș K cel mai apropiat de nucleu sunt legați în atom, astfel încât electronii nu participă direct la încărcare și descărcare.

Metoda de analiză de această dată folosește spectroscopia de absorbție X utilizând capătul de absorbție L pentru a observa direct fluxul de electroni care participă la reacția bateriei. În plus, prin combinarea cu metoda de calcul a primelor principii folosind simulatorul de pământ, cantitatea de mișcare a electronilor care a putut fi dedusă doar înainte a fost obținută cu o precizie ridicată.

Aceste tehnologii vor avea un impact mare asupra tipurilor de sisteme de stocare a energiei pe baterii

Nissan ARC utilizează această metodă de analiză pentru a analiza materialele cu catod în exces de litiu. S-a constatat că (1) în stare cu potențial ridicat, electronii aparținând oxigenului sunt benefici pentru reacția de încărcare; (2) la descărcare, electronii aparținând manganului sunt benefici pentru reacția de descărcare.

Proiectarea sistemului de stocare a energiei bateriei