Nissan Motor och Nissan ARC meddelade den 13 mars 2014 att de har utvecklat en analysmetod som direkt kan observera och kvantifiera elektronernas rörelse i litiumjonbatteriernas positiva elektrodmaterial under laddning och urladdning. Med denna metod “möjliggör utveckling av litiumjonbatterier med hög kapacitet, vilket hjälper till att utöka sortimentet av rena elfordon (EV)”

För att utveckla ett litiumjonbatteri med hög kapacitet och lång livslängd är det nödvändigt att lagra så mycket litium som möjligt i det elektrodaktiva materialet och konstruera material som kan producera en stor mängd elektroner. Av denna anledning är det mycket viktigt att förstå elektronernas rörelse i batteriet, och de tidigare analysteknikerna kan inte direkt observera elektronernas rörelse. Därför är det omöjligt att kvantitativt identifiera vilket element i elektrodens aktiva material (mangan (Mn), kobolt (Co), nickel (Ni), syre (O), etc.) som kan frigöra elektroner.

Analysmetoden som utvecklats den här gången har löst det långvariga problemet-upptäckten av strömmen från laddning och urladdning och kvantitativt tagit den för “världens första” (Nissan Motor). Som ett resultat är det möjligt att exakt förstå de fenomen som uppstår inuti batteriet, särskilt rörelsen för det aktiva materialet som finns i det positiva elektrodmaterialet. Resultaten denna gång utvecklades gemensamt av Nissan ARC, University of Tokyo, Kyoto University och Osaka Prefectural University.

Tesla energilagringsbatteri

Användte också “Earth Simulator”

Den analysmetod som utvecklats den här gången använder både “röntgenabsorptionsspektroskopi” med hjälp av “L-absorptionsänden” och “beräkningsmetoden med de första principerna” med hjälp av superdatorn “Earth Simulator”. Även om vissa människor har använt röntgenabsorptionsspektroskopi för att utföra litiumjonbatterianalyser tidigare, är användningen av “K-absorptionsänd” det vanliga. Elektronerna arrangerade i K -skalskiktet närmast kärnan är bundna i atomen, så elektronerna deltar inte direkt i laddningen och urladdningen.

Analysmetoden använder denna gång X -absorptionsspektroskopi med hjälp av L -absorptionsänden för att direkt observera flödet av elektroner som deltar i batteriets reaktion. Dessutom, genom att kombinera med de första principerna beräkningsmetoden med jordsimulatorn, erhölls mängden elektronrörelse som endast kunde härledas med hög noggrannhet.

Denna teknik kommer att ha stor inverkan på typerna av batterilagringssystem

Nissan ARC använder denna analysmetod för att analysera litiumöverskott katodmaterial. Det visade sig att (1) i högpotentialtillståndet är elektronerna som tillhör syre fördelaktiga för laddningsreaktionen; (2) vid urladdning är elektronerna som tillhör mangan fördelaktiga för urladdningsreaktionen.

Design av batterilagringssystem