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日产开发新能源汽车技术 可观察锂电池电子运动

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时间:1900/1/1 0:00:00

日产汽车公司和日产ARC最近宣布,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正极材料中电子在充电和放电过程中的运动。通过采用这种方法,“有可能开发出高容量锂离子电池,从而有助于延长纯电动汽车的续航里程”(日产汽车)(图1)。

Nissan, found

图1日产将于2014年大规模生产的商用电动汽车“E-NV 200”。图为西班牙巴塞罗那一辆出租车选定的原型车。

为了开发高容量、长寿命的锂离子电池,有必要在电极活性材料和能够产生大量电子的设计材料中储存尽可能多的锂。因此,掌握电池中电子的运动非常重要,但以前的分析技术无法直接观察到电子的运动。因此,无法定量识别电极活性物质(锰(Mn)、钴(Co)、镍(Ni)、氧(O)等)中的哪些元素可以在多大程度上释放电子。

此次开发的分析方法解决了长期存在的查明充放电过程中电流来源并定量掌握的问题,“世界上第一次”(日产)。因此,可以准确地掌握电池中发生的现象,特别是包含在阴极材料中的活性材料的运动。该成果由日产ARC、东京大学、京都大学和大阪县立大学共同开发。

使用地球模拟器

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,也使用了使用超级计算机地球模拟器的第一原理计算方法。尽管之前有人使用X射线吸收光谱法分析锂离子电池,但“K吸收端”是主流。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电和放电。

这种分析方法采用L吸收端的X射线吸收光谱,可以直接观察参与电池反应的电子的流动。此外,通过结合使用地球模拟器的第一原理计算方法,可以高精度地获得以前只能间接推断的电子运动。

日产ARC使用这种分析方法来分析锂过剩的阴极材料。结果表明:(1)在高电位下,属于氧的电子有利于充电反应;

(2) 当放电时,属于锰的电子有利于放电反应。日产汽车公司和日产ARC最近宣布,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正极材料中电子在充电和放电过程中的运动。通过采用这种方法,“有可能开发出高容量锂离子电池,从而有助于延长纯电动汽车的续航里程”(日产汽车)(图1)。

Nissan, found

图1日产将于2014年大规模生产的商用电动汽车“E-NV 200”。图为西班牙巴塞罗那一辆出租车选定的原型车。

为了开发高容量、长寿命的锂离子电池,有必要在电极活性材料和能够产生大量电子的设计材料中储存尽可能多的锂。因此,掌握电池中电子的运动非常重要,但以前的分析技术无法直接观察到电子的运动。因此,无法定量识别电极活性物质(锰(Mn)、钴(Co)、镍(Ni)、氧(O)等)中的哪些元素可以在多大程度上释放电子。

此次开发的分析方法解决了长期存在的查明充放电过程中电流来源并定量掌握的问题,“世界上第一次”(日产)。因此,可以准确地掌握电池中发生的现象,特别是包含在阴极材料中的活性材料的运动。该成果由日产ARC、东京大学、京都大学和大阪县立大学共同开发。

使用地球模拟器

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,也使用了使用超级计算机地球模拟器的第一原理计算方法。尽管之前有人使用X射线吸收光谱法分析锂离子电池,但“K吸收端”是主流。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电和放电。

这种分析方法采用L吸收端的X射线吸收光谱,可以直接观察参与电池反应的电子的流动。此外,通过结合使用地球模拟器的第一原理计算方法,可以高精度地获得以前只能间接推断的电子运动。

日产ARC使用这种分析方法来分析锂过剩的阴极材料。结果表明:(1)在高电位下,属于氧的电子有利于充电反应;(2) 当放电时,属于锰的电子有利于放电反应。

标签:日产发现

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