Nissan Motor và Nissan ARC thông báo vào ngày 13 tháng 2014 năm XNUMX rằng họ đã phát triển một phương pháp phân tích có thể trực tiếp quan sát và định lượng chuyển động của các electron trong vật liệu điện cực dương của pin lithium-ion trong quá trình sạc và xả. Sử dụng phương pháp này, “giúp cho việc phát triển các loại pin lithium-ion dung lượng cao trở nên khả thi, do đó giúp mở rộng phạm vi hoạt động của các loại xe chạy điện (EV)”

Để phát triển pin lithium-ion có dung lượng cao và tuổi thọ lâu dài, cần phải lưu trữ càng nhiều lithium càng tốt trong vật liệu hoạt động của điện cực, và thiết kế các vật liệu có thể tạo ra một lượng lớn điện tử. Vì lý do này, việc nắm bắt chuyển động của các electron trong pin là rất quan trọng, và các kỹ thuật phân tích trước đây không thể quan sát trực tiếp chuyển động của các electron. Vì vậy, không thể xác định một cách định lượng nguyên tố nào trong vật liệu hoạt động điện cực (mangan (Mn), coban (Co), niken (Ni), oxy (O), v.v.) có thể giải phóng điện tử.

Phương pháp phân tích được phát triển lần này đã giải quyết được vấn đề tồn tại lâu nay – việc phát hiện ra nguồn gốc của dòng điện trong quá trình sạc và phóng điện và nắm bắt định lượng nó cho chiếc xe “đầu tiên trên thế giới” (Nissan Motor). Nhờ đó, có thể nắm bắt chính xác các hiện tượng xảy ra bên trong pin, đặc biệt là chuyển động của hoạt chất chứa trong vật liệu làm điện cực dương. Kết quả lần này do Nissan ARC, Đại học Tokyo, Đại học Kyoto và Đại học Tỉnh Osaka cùng phát triển.

Pin lưu trữ năng lượng Tesla

Cũng đã sử dụng “Trình mô phỏng Trái đất”

Phương pháp phân tích được phát triển lần này sử dụng cả “quang phổ hấp thụ tia X” sử dụng “điểm cuối hấp thụ L” và “phương pháp tính toán nguyên tắc đầu tiên” sử dụng siêu máy tính “Earth Simulator”. Mặc dù trước đây một số người đã sử dụng phương pháp quang phổ hấp thụ tia X để thực hiện phân tích pin lithium-ion, nhưng việc sử dụng “đầu hấp thụ K” là xu hướng chủ đạo. Các êlectron sắp xếp ở lớp vỏ K gần hạt nhân nhất thì liên kết trong nguyên tử nên êlectron không trực tiếp tham gia tích điện và phóng điện.

Phương pháp phân tích lần này sử dụng quang phổ hấp thụ X sử dụng đầu hấp thụ L để quan sát trực tiếp dòng electron tham gia phản ứng trong pin. Ngoài ra, bằng cách kết hợp với phương pháp tính toán nguyên tắc đầu tiên sử dụng mô phỏng trái đất, số lượng chuyển động của electron mà trước đây chỉ có thể suy ra được với độ chính xác cao.

Những công nghệ đó sẽ tạo ra tác động lớn cho Các loại hệ thống lưu trữ năng lượng pin

Nissan ARC sử dụng phương pháp phân tích này để phân tích các vật liệu cathode dư thừa lithium. Người ta thấy rằng (1) ở trạng thái điện thế cao, các điện tử thuộc ôxy có lợi cho phản ứng tích điện; (2) khi phóng điện, các electron thuộc mangan có lợi cho phản ứng phóng điện.

Thiết kế hệ thống lưu trữ năng lượng pin