Nissan Motor va Nissan ARC 13 yil 2014 martda lityum-ionli batareyalarning musbat elektrodli materialidagi elektronlarning harakatini zaryadlash va tushirish vaqtida to’g’ridan-to’g’ri kuzatish va miqdorini aniqlash mumkin bo’lgan tahlil usulini ishlab chiqqanligini e’lon qilishdi. Ushbu usuldan foydalanib, “yuqori quvvatli lityum-ionli batareyalarni ishlab chiqishga imkon beradi va shu bilan sof elektromobillar (EV) assortimentini kengaytiradi”.

Yuqori quvvatli va uzoq umrga ega lityum-ionli akkumulyatorni ishlab chiqish uchun elektrod faol moddasida va ko’p miqdorda elektron ishlab chiqaradigan konstruktiv materiallarda iloji boricha ko’proq lityum saqlash kerak. Shu sababli, batareyadagi elektronlarning harakatini tushunish juda muhim va oldingi tahlil usullari elektronlarning harakatini bevosita kuzatolmaydi. Shuning uchun elektroddagi qaysi element faol moddalarni (marganets (Mn), kobalt (Co), nikel (Ni), kislorod (O) va boshqalar) elektronlarni chiqarishi mumkinligini miqdoriy jihatdan aniqlab bo’lmaydi.

Bu safar ishlab chiqilgan tahlil usuli uzoq vaqtdan beri hal qilinayotgan muammoni hal qildi-zaryadlash va tushirish paytida oqimning kelib chiqishini aniqlash va “dunyodagi birinchi” (Nissan Motor) uchun miqdoriy tushunish. Natijada, batareyaning ichida sodir bo’layotgan hodisalarni, ayniqsa, musbat elektrodli material tarkibidagi faol moddaning harakatini aniq tushunish mumkin. Bu safargi natijalar Nissan ARC, Tokio universiteti, Kioto universiteti va Osaka prefektura universiteti tomonidan birgalikda ishlab chiqilgan.

Tesla energiya saqlash batareyasi

“Yer simulyatori” ham ishlatilgan.

Bu safar ishlab chiqilgan analitik usulda “L absorbsiyaning oxiri” yordamida “rentgen nurlarining yutilish spektroskopiyasi” va “Yer simulyatori” superkompyuteridan foydalangan holda “birinchi printsiplarni hisoblash usuli” ishlatiladi. Ba’zi odamlar ilgari lityum-ionli batareyalarni tahlil qilish uchun rentgen nurlarini yutish spektroskopiyasidan foydalangan bo’lishsa-da, “K absorbsiyaning oxiri” dan foydalanish asosiy oqimdir. Yadroga eng yaqin bo’lgan K qobiq qatlamida joylashtirilgan elektronlar atom bilan bog’langan, shuning uchun elektronlar zaryad va tushirish jarayonlarida bevosita qatnashmaydi.

Bu safargi tahlil usuli, batareyaning reaktsiyasida ishtirok etadigan elektronlar oqimini to’g’ridan -to’g’ri kuzatish uchun L yutilish uchi yordamida X absorbtsiya spektroskopiyasidan foydalanadi. Bundan tashqari, er simulyatori yordamida birinchi tamoyillarni hisoblash usuli bilan birlashtirib, faqat oldin taxmin qilish mumkin bo’lgan elektronlar harakatining miqdori yuqori aniqlikda olingan.

Bu texnologiya batareyalarni saqlash tizimlarining turiga katta ta’sir ko’rsatadi

Nissan ARC lityumdan ortiq katodli materiallarni tahlil qilish uchun ushbu tahlil usulini qo’llaydi. Aniqlanishicha, (1) yuqori potentsial holatida kislorodga tegishli elektronlar zaryadlanish reaksiyasi uchun foydali; (2) tushirish paytida marganetsga tegishli elektronlar tushirish reaksiyasi uchun foydali bo’ladi.

Batareya quvvatini saqlash tizimining dizayni