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Une équipe de recherche présente un test de batterie non destructif
Une équipe de recherche internationale a mis au point une nouvelle méthode d'examen non destructive de l'état des batteries. Le Centre Helmholtz de recherche sur les ions lourds (GSI) de Darmstadt, par l'intermédiaire de l'Institut Helmholtz de Mayence, a participé à cette étude. Les résultats ont été publiés dans la revue Chemical Science.
Outre l'Institut Helmholtz de Mayence, l'Université Johannes Gutenberg de Mayence, la Physikalisch-Technische Bundesanstalt de Berlin et l'Université de New York ont également participé à la recherche.
Les problèmes de batterie proviennent souvent de l'électrolyte
Les batteries rechargeables, également appelées accumulateurs, sont aujourd'hui indispensables dans de nombreux domaines, comme les smartphones, les ordinateurs portables, les véhicules électriques et le stockage des énergies renouvelables. Cependant, les causes fréquentes de défaillance des batteries sont les modifications ou la perte de l'électrolyte, le liquide contenu à l'intérieur de la batterie.
L'électrolyte permet le transport des particules chargées entre les électrodes. Au cours de nombreux cycles de charge, sa composition chimique peut se modifier, voire il peut fuir. Dans certains cas, cela peut entraîner une surchauffe, voire une explosion.
Nouveau diagnostic par résonance magnétique nucléaire
Jusqu'à présent, il n'existait pas de méthodes fiables pour vérifier l'état de l'électrolyte sans ouvrir le boîtier de la batterie. C'est précisément là qu'intervient cette nouvelle recherche.
Les scientifiques utilisent une forme particulière de résonance magnétique nucléaire appelée RMN-ZULF (résonance magnétique nucléaire à champ nul ou ultra-faible). Cette technique permet de mesurer la résonance magnétique sans champ magnétique externe puissant. Même les enveloppes métalliques des batteries sont perméables à cette technique, ce qui rend possibles les mesures à l'intérieur de celles-ci.
Grâce à cette méthode, l'équipe de recherche a réussi pour la première fois à détecter et à quantifier à la fois les solvants et les sels de lithium dans les électrolytes de batteries commerciales directement à travers le boîtier de la batterie.
Perspectives pour le développement des batteries
Cette nouvelle technologie pourrait servir à l'avenir à surveiller les batteries en cours de fonctionnement. Ces mesures in situ permettraient de détecter précocement les dommages et d'allonger la durée de vie des batteries.
De plus, cette méthode pourrait fournir des informations importantes sur les processus électrochimiques et soutenir le développement de nouvelles technologies de batteries.
L'équipe de recherche prévoit déjà de nouvelles expériences afin de rendre les méthodes de mesure plus rapides, plus précises et plus économiques. L'objectif est d'établir le diagnostic non destructif des batteries comme un outil complémentaire pour la recherche et l'industrie.
(DARMSTADT – ROUGE/PM/GSI)
Image en vedette : Méthode de mesure ZULF-RMN Représentation graphique de la mesure ZULF-RMN d’une cellule à poche (au centre) utilisant des capteurs quantiques tels que des magnétomètres à pompage optique (OPM, en haut) et des dispositifs d’interférence quantique supraconducteurs (SQUID, en bas), qui peuvent détecter et quantifier les faibles champs magnétiques générés par les spins nucléaires des molécules dans l’électrolyte de la batterie.
