日产汽车和日产 ARC 于 13 年 2014 月 XNUMX 日宣布，他们开发了一种分析方法，可以直接观察和量化锂离子电池在充电和放电过程中正极材料中电子的运动。 使用这种方法，“使开发高容量锂离子电池成为可能，从而有助于扩大纯电动汽车（EV）的续航里程”

要开发出高容量、长寿命的锂离子电池，需要在电极活性材料中尽可能多地储存锂，设计出能够产生大量电子的材料。 为此，掌握电池中电子的运动非常重要，而以往的分析技术无法直接观察到电子的运动。 因此，无法定量鉴定电极活性材料中的哪些元素（锰（Mn）、钴（Co）、镍（Ni）、氧（O）等）可以释放电子。

这次开发的分析方法解决了长期存在的问题——发现充放电电流的来源并定量把握为“世界第一”（日产汽车）。 结果，可以准确地掌握电池内部发生的现象，特别是正极材料中所含活性材料的运动。 这次的成果是由日产ARC、东京大学、京都大学和大阪府立大学共同开发的。

特斯拉储能电池

还使用了“地球模拟器”

这次开发的分析方法，既使用了使用“L吸收端”的“X射线吸收光谱法”，又使用了使用超级计算机“地球模拟器”的“第一性原理计算方法”。 虽然之前也有人用X射线吸收光谱进行锂离子电池分析，但使用“K吸收端”是主流。 排列在最靠近原子核的 K 壳层中的电子被束缚在原子中，因此电子不直接参与充放电。

本次分析方法采用X吸收光谱，利用L吸收端，直接观察参与电池反应的电子流向。 此外，通过结合使用地球模拟器的第一性原理计算方法，高精度地获得了以前只能推断的电子运动量。

这些技术将对电池储能系统的类型产生重大影响

Nissan ARC 使用这种分析方法来分析锂过量的正极材料。 发现（1）在高电位状态下，属于氧的电子有利于充电反应； (2)放电时，属于锰的电子有利于放电反应。

电池储能系统设计