Une nouvelle technologie dévoile les secrets du vieillissement des batteries !
Des scientifiques américains ont développé un outil révolutionnaire utilisant la résonance magnétique nucléaire pour étudier le vieillissement des batteries. Cette percée pourrait transformer la manière dont nous comprenons et améliorons la durabilité des batteries modernes.
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Qu’est-ce que la résonance magnétique nucléaire (RMN) ?
La résonance magnétique nucléaire, principalement utilisée dans l’imagerie médicale, fait une entrée spectaculaire dans le domaine de la recherche sur les batteries. Cette technique non invasive analyse les propriétés magnétiques des noyaux atomiques pour étudier les environnements chimiques et offre un aperçu des structures atomiques et des réactions au sein des matériaux des batteries.
Un outil innovant pour suivre le vieillissement des batteries
Le laboratoire national d’Argonne, soutenu par le département de l’Énergie des États-Unis, a adapté la RMN pour surveiller les changements chimiques dans les cellules de batteries commerciales sur de longues périodes. C’est la première fois que la RMN est appliquée avec une telle précision pour observer les transformations chimiques des batteries au cours de leur utilisation.
Un bouleversement dans l’industrie automobile
Le vieillissement des batteries est un défi majeur dans le développement des véhicules électriques, affectant directement leur performance et leur acceptation par le grand public. Avec la RMN, les chercheurs peuvent désormais observer en détail comment les batteries se dégradent au fil du temps et identifier les facteurs critiques qui influencent cette dégradation. Cette compréhension peut conduire à des batteries plus robustes et plus fiables, capables de maintenir des performances optimales sur une période prolongée.
La méthode opératoire de la RMN
Les chercheurs ont développé une technique permettant de suivre en temps réel le vieillissement des batteries commerciales. Contrairement aux méthodes traditionnelles qui nécessitent le démontage des cellules, cette nouvelle approche permet une surveillance continue des changements structuraux et électroniques pendant le fonctionnement des batteries.
Le suivi du mouvement du lithium
Dans les batteries au lithium-ion, les ions lithium migrent entre les électrodes pour produire de l’énergie. Les chercheurs ont utilisé la RMN pour suivre le devenir des atomes de lithium dans les cellules avec des anodes en silicium pendant les cycles de charge et de décharge, ainsi qu’après une période de repos de sept mois.
Analyse avancée du vieillissement
Les scientifiques d’Argonne ont observé comment la charge des batteries réduit la disponibilité du lithium et diminue la capacité des anodes à stocker de l’énergie en provoquant l’accumulation de siliciures de lithium. Cette accumulation et sa réaction avec l’électrolyte accélèrent la dégradation de la batterie.
Amélioration potentielle de la durabilité
Pour augmenter la durabilité des batteries, l’équipe d’Argonne a proposé d’ajouter du sel de magnésium à l’électrolyte pour réduire la formation de siliciures de lithium piégés. Cette approche pourrait significativement prolonger la vie des batteries.
Vers une collaboration renforcée entre la recherche et l’industrie
La technique flexible de RMN, sensible aux éléments comme le silicium et le lithium, est applicable à diverses technologies de batteries, y compris les batteries à état solide et les batteries au sodium. Cette innovation ouvre la voie à des collaborations accrues entre les centres de recherche sur les batteries et l’industrie.
Cet article explore l’application pionnière de la résonance magnétique nucléaire pour analyser le vieillissement des batteries, offrant une fenêtre unique sur les processus internes qui limitent la durabilité des batteries modernes. Avec cette nouvelle capacité, les chercheurs et les fabricants peuvent désormais étudier l’évolution à long terme de leurs batteries sans les ouvrir, promettant des avancées significatives dans la recherche de solutions pour prolonger la vie des batteries et améliorer leur performance.
Source : Techxplore
