Spoločnosť Nissan Motor a Nissan ARC 13. marca 2014 oznámili, že vyvinuli analytickú metódu, ktorá môže priamo sledovať a kvantifikovať pohyb elektrónov v materiáli kladnej elektródy lítium-iónových batérií počas nabíjania a vybíjania. Pomocou tejto metódy „umožňuje vývoj vysokokapacitných lítium-iónových batérií, čím pomáha rozšíriť sortiment čisto elektrických vozidiel (EV)“

Na vývoj lítium-iónovej batérie s vysokou kapacitou a dlhou životnosťou je potrebné uložiť čo najviac lítia do aktívneho materiálu elektródy a navrhnúť materiály, ktoré môžu produkovať veľké množstvo elektrónov. Z tohto dôvodu je veľmi dôležité zachytiť pohyb elektrónov v batérii a predchádzajúce analytické techniky nemôžu priamo sledovať pohyb elektrónov. Preto nie je možné kvantitatívne identifikovať, ktorý prvok v elektródovom aktívnom materiáli (mangán (Mn), kobalt (Co), nikel (Ni), kyslík (O) atď.) Môže uvoľňovať elektróny.

Analytická metóda vyvinutá tentoraz vyriešila dlhodobý problém-odhalenie pôvodu prúdu počas nabíjania a vybíjania a jeho kvantitatívne uchopenie za „prvé na svete“ (Nissan Motor). Vďaka tomu je možné presne uchopiť javy vyskytujúce sa vo vnútri batérie, najmä pohyb aktívneho materiálu obsiahnutého v materiáli kladnej elektródy. Výsledky tentoraz spoločne vypracovali Nissan ARC, Tokijská univerzita, Kjótska univerzita a Univerzita prefektúry Osaka.

Akumulátorová batéria Tesla

Tiež sa používa „simulátor Zeme“

Analytická metóda vyvinutá tentoraz používa „röntgenovú absorpčnú spektroskopiu“ pomocou „absorpčného konca L“ a „metódu výpočtu prvých princípov“ pomocou superpočítača „Earth Simulator“. Aj keď niektorí ľudia predtým používali röntgenovú absorpčnú spektroskopiu na analýzu lítium-iónových batérií, hlavným prúdom je použitie „K absorpčného konca“. Elektróny usporiadané vo vrstve K obalu najbližšie k jadru sú viazané v atóme, takže sa elektróny priamo nezúčastňujú na náboji a výboji.

Metóda analýzy tentokrát používa absorpčnú spektroskopiu X pomocou absorpčného konca L na priame pozorovanie toku elektrónov zúčastňujúcich sa reakcie batérie. Navyše kombináciou s metódou výpočtu podľa prvých princípov pomocou simulátora zeme bolo s vysokou presnosťou získané množstvo pohybu elektrónov, ktoré bolo možné predtým len odvodiť.

Tieto technológie budú mať veľký vplyv na typy systémov skladovania energie z batérií

Nissan ARC používa túto analytickú metódu na analýzu katódových materiálov s prebytkom lítia. Zistilo sa, že (1) v stave s vysokým potenciálom sú elektróny patriace kyslíku prospešné pre nabíjaciu reakciu; (2) pri vybíjaní sú elektróny patriace do mangánu prospešné pre vybíjaciu reakciu.

Návrh systému skladovania energie z batérií