日產汽車和日產 ARC 於 13 年 2014 月 XNUMX 日宣布，他們開發了一種分析方法，可以直接觀察和量化鋰離子電池在充放電過程中正極材料中的電子運動。 使用這種方法，“使開發高容量鋰離子電池成為可能，從而有助於擴大純電動汽車（EV）的續航里程”

要開發出高容量、長壽命的鋰離子電池，需要在電極活性材料中盡可能多地儲存鋰，設計出能夠產生大量電子的材料。 為此，掌握電池中電子的運動非常重要，而以往的分析技術無法直接觀察到電子的運動。 因此，無法定量鑑定電極活性材料中的哪些元素（錳（Mn）、鈷（Co）、鎳（Ni）、氧（O）等）可以釋放電子。

這次開發的分析方法解決了長期存在的問題——發現充放電電流的來源，並為“世界第一”（日產汽車）定量把握。 結果，可以準確地掌握電池內部發生的現象，特別是正極材料中所含活性材料的運動。 這次的成果是由日產ARC、東京大學、京都大學和大阪府立大學共同開發的。

特斯拉儲能電池

還使用了“地球模擬器”

這次開發的分析方法，既使用了使用“L吸收端”的“X射線吸收光譜法”，又使用了使用超級計算機“地球模擬器”的“第一性原理計算方法”。 雖然之前也有人用X射線吸收光譜進行鋰離子電池分析，但使用“K吸收端”是主流。 排列在最靠近原子核的 K 殼層中的電子被束縛在原子中，因此電子不直接參與充放電。

本次分析方法採用X吸收光譜，利用L吸收端，直接觀察參與電池反應的電子流向。 此外，通過結合使用地球模擬器的第一性原理計算方法，高精度地獲得了以前只能推斷的電子運動量。

這些技術將對電池儲能係統的類型產生重大影響

Nissan ARC 使用這種分析方法來分析鋰過剩的正極材料。 發現（1）在高電位狀態下，屬於氧的電子有利於充電反應； (2)放電時，屬於錳的電子有利於放電反應。

電池儲能係統設計