13 березня 2014 року Nissan Motor та Nissan ARC оголосили, що вони розробили метод аналізу, який може безпосередньо спостерігати та кількісно оцінювати рух електронів у позитивному матеріалі електродів літій-іонних акумуляторів під час зарядки та розрядки. Використовуючи цей метод, “уможливлюється розробка літій-іонних акумуляторів великої ємності, тим самим допомагаючи розширити асортимент чисто електричних транспортних засобів (EV)”

Щоб розробити літій-іонну батарею з великою ємністю і тривалим терміном служби, необхідно зберігати якомога більше літію в активному матеріалі електрода та конструктивних матеріалах, які можуть виробляти велику кількість електронів. З цієї причини дуже важливо зрозуміти рух електронів в батареї, і попередні методи аналізу не можуть безпосередньо спостерігати за рухом електронів. Тому неможливо кількісно визначити, який елемент в активному матеріалі електрода (марганець (Mn), кобальт (Co), нікель (Ni), кисень (O) тощо) може вивільняти електрони.

Метод аналізу, розроблений цього разу, вирішив давню проблему-відкриття походження струму під час зарядки та розрядки та кількісне захоплення його для “першого у світі” (Nissan Motor). В результаті можна точно зрозуміти явища, що відбуваються всередині акумулятора, особливо рух активного матеріалу, що міститься в матеріалі позитивного електрода. Цього разу результати були спільно розроблені Nissan ARC, Токійським університетом, Кіотським університетом та Університетом префектури Осака.

Акумулятор енергії Tesla

Також використовувався “Симулятор Землі”

Розроблений цього разу аналітичний метод використовує як “рентгенівську спектроскопію поглинання” з використанням “кінця поглинання L”, так і “метод розрахунку перших принципів” за допомогою суперкомп’ютера “Симулятор Землі”. Хоча деякі люди раніше використовували рентгенівську абсорбційну спектроскопію для аналізу літій-іонних акумуляторів, використання “кінці поглинання К” є основним. Електрони, розташовані в найближчому до ядра шарі K -оболонки, зв’язані в атомі, тому електрони не беруть безпосередньої участі в заряді та розряді.

Цього разу метод аналізу використовує спектроскопію поглинання X з використанням кінця поглинання L, щоб безпосередньо спостерігати за потоком електронів, що беруть участь у реакції батареї. Крім того, поєднуючись із методом розрахунку за першими принципами, використовуючи імітатор землі, з високою точністю було отримано таку кількість руху електронів, яку можна було лише визначити раніше.

Ця технологія зробить великий вплив на типи акумуляторних систем накопичення енергії

Nissan ARC використовує цей метод аналізу для аналізу катодних матеріалів із надлишком літію. Було виявлено, що (1) у високопотенціальному стані електрони, що належать до кисню, сприятливі для реакції заряду; (2) при розряді електрони, що належать марганцю, сприяють реакції розряду.

Дизайн системи накопичення енергії акумулятора