Nissan Motor ve Nissan ARC, 13 Mart 2014 tarihinde, şarj ve deşarj sırasında lityum iyon pillerin pozitif elektrot malzemesindeki elektronların hareketini doğrudan gözlemleyebilen ve nicelleştirebilen bir analiz yöntemi geliştirdiklerini duyurdular. Bu yöntemin kullanılması, “yüksek kapasiteli lityum iyon pillerin geliştirilmesini mümkün kılıyor, böylece saf elektrikli araçların (EV) yelpazesinin genişletilmesine yardımcı oluyor”

Yüksek kapasiteli ve uzun ömürlü bir lityum iyon pil geliştirmek için elektrot aktif materyalinde mümkün olduğunca çok lityum depolamak ve çok miktarda elektron üretebilen materyaller tasarlamak gerekir. Bu nedenle pildeki elektronların hareketini kavramak çok önemlidir ve önceki analiz teknikleri elektronların hareketini doğrudan gözlemleyemez. Bu nedenle, elektrot aktif materyalindeki hangi elementin (mangan (Mn), kobalt (Co), nikel (Ni), oksijen (O), vb.) elektronları serbest bırakabildiğini nicel olarak belirlemek imkansızdır.

Bu sefer geliştirilen analiz yöntemi, uzun süredir devam eden sorunu – şarj ve deşarj sırasında akımın kaynağının keşfi ve “dünyada ilk” (Nissan Motor) için nicel olarak kavramayı çözmüştür. Sonuç olarak, pilin içinde meydana gelen olguları, özellikle pozitif elektrot materyalinde bulunan aktif materyalin hareketini doğru bir şekilde kavramak mümkündür. Bu seferki sonuçlar Nissan ARC, Tokyo Üniversitesi, Kyoto Üniversitesi ve Osaka Valiliği Üniversitesi tarafından ortaklaşa geliştirildi.

Tesla enerji depolama pili

Ayrıca “Dünya Simülatörü”nü de kullandı

Bu kez geliştirilen analitik yöntem, hem “L absorpsiyon ucu” kullanılarak “X-ışını absorpsiyon spektroskopisi”ni hem de süper bilgisayar “Dünya Simülatörü” kullanılarak “ilk prensipler hesaplama yöntemi”ni kullanır. Bazı insanlar daha önce lityum iyon pil analizi yapmak için X-ışını absorpsiyon spektroskopisini kullanmış olsa da, “K absorpsiyon ucu” kullanımı ana akımdır. Çekirdeğe en yakın K kabuğu tabakasında düzenlenen elektronlar atoma bağlıdır, bu nedenle elektronlar doğrudan şarj ve deşarja katılmazlar.

Bu seferki analiz yöntemi, pil reaksiyonuna katılan elektronların akışını doğrudan gözlemlemek için L absorpsiyon ucunu kullanan X absorpsiyon spektroskopisini kullanır. Ayrıca toprak simülatörü kullanılarak ilk prensipler hesaplama yöntemi ile birleştirilerek daha önce ancak çıkarsanabilen elektron hareketi miktarı yüksek doğrulukla elde edilmiştir.

Bu teknoloji, pil enerji depolama sistemleri türleri için büyük etki yapacaktır.

Nissan ARC, lityum fazlalığı katot malzemelerini analiz etmek için bu analiz yöntemini kullanır. (1) yüksek potansiyel durumunda, oksijene ait elektronların yükleme reaksiyonu için faydalı olduğu; (2) Boşalırken, manganeze ait elektronlar deşarj reaksiyonuna faydalıdır.

Pil enerji depolama sistemi tasarımı