Onderzoeksproject voor accu's met hogere capaciteit

Kunnen we de prestaties van accu's verbeteren als we elektronen kunnen observeren? Nissan stelde zich deze vraag en zocht het antwoord via een geavanceerd onderzoek in samenwerking met diverse universiteiten in Japan. Vandaag onthullen Nissan Motor Company en Nissan Arc Ltd. 's werelds eerste analysemethode voor het observeren van de elektronenactiviteit in lithium-ion-accu's tijdens het op- en ontladen. Deze analysetechniek kan helpen bij de ontwikkeling van duurzame accu's van hoge capaciteit. Dit zorgt op termijn voor een grotere actieradius van elektrisch aangedreven auto's.

OnderzoekNissan Arc Ltd. is een volledige dochteronderneming van Nissan Motor Company. De dochteronderneming heeft de analysemethode ontwikkeld in samenwerking met de universiteiten van Tokyo, Kyoto en Osaka. De nieuwe techniek geeft goed weer hoe elektroden worden uitgestoten door bepaalde elementen tijdens het op- en ontladen van lithium-ion-accu's.

'Stap voorwaarts'Takao Asami, Senior Vice President van Nissan en President van Nissan Arc Ltd., vertelt: "De analysemethode is een grote stap voorwaarts in de ontwikkeling van een nieuwe generatie lithium-ion-accu's van hoge capaciteit. Het speelt een grote rol in ons onderzoek naar mogelijkheden om de actieradius van toekomstige emissievrije voertuigen te vergroten." Om duurzame lithium-ion-accu's van hoge capaciteit te ontwikkelen moet zo veel mogelijk lithium opgeslagen worden in het actieve materiaal van de elektrode. Daarmee kunnen we zo veel mogelijk elektronen genereren. Om het juiste materiaal te kunnen ontwikkelen, moeten we een duidelijk beeld hebben van de elektronenactiviteit in de accu. Met de bestaande methodes konden onderzoekers de beweging van elektronen niet waarnemen. Het was dus niet mogelijk om vast te stellen welke materialen - bijvoorbeeld mangaan (Mn), kobalt (Co), nikkel (Ni), zuurstof (O) - elektronen uitstoten en hoeveel.

RöntgentechniekMet behulp van röntgentechnologie kijken wetenschappers naar de materialen en de Japanse Earth Simulator-supercomputer voert berekeningen uit. De röntgentechniek is in het verleden al gebruikt om accu's te analyseren. Wetenschappers konden toen alleen elektronen waarnemen die niet betrokken zijn bij het laden. Dankzij de combinatie van de röntgenbeelden en de berekeningen van de Japanse supercomputer kunnen de wetenschappers de hoeveelheid activiteit analyseren van de elektronen die wel bij de celreactie betrokken zijn.

LithiumNissan Arc paste de nieuwe techniek toe om materialen te onderzoeken die rijk zijn aan lithium. De resultaten beloven een toename van de energiedichtheid van 150 procent. Uit de analyse blijkt dat elektronen in het element zuurstof actief waren tijdens het laden. Elektronen in mangaan waren juist actief tijdens het ontladen. Deze onderzoeksresultaten zijn een belangrijke stap richting de ontwikkeling van duurzame accu's met hoge capaciteit voor de commerciële markt.