Une équipe de chimistes a développé une technique basée sur l'IRM qui permet de diagnostiquer rapidement les problèmes de certains types de batteries, de la détermination de la charge restante à la détection des défauts internes, sans les ouvrir.

« L'utilisation d'énergies alternatives et de véhicules électriques augmentera encore la demande de batteries meilleures et plus sûres, " observe Alexej Jerschow, professeur au Département de chimie de l'Université de New York, qui a dirigé l'équipe de recherche. "Toutefois, il n'y a actuellement qu'un ensemble très limité d'outils disponibles pour diagnostiquer la santé d'une batterie sans détruire la batterie - notre technique non invasive offre une méthode plus rapide et plus étendue pour faire ces évaluations. »

L'oeuvre, décrit dans le journal Communication Nature , comprenait également Andrew Ilott, un boursier postdoctoral de la NYU au moment de l'étude et maintenant chercheur à Brisol-Myers Squibb ; Mohaddèse Mohammadi, un doctorant de la NYU ; et Christopher Schauerman et Matthew Ganter, chercheurs au Rochester Institute of Technology.

« Assurer la qualité et la sécurité des cellules est primordial pour le processus de fabrication qui peut permettre aux entreprises d'économiser des coûts importants et d'éviter des défaillances catastrophiques des cellules, " dit Ganter, co-directeur du RIT Battery Prototyping Center.

"Ce travail ne soutient pas seulement l'industrie des batteries dans son ensemble, mais aussi l'écosystème croissant de stockage d'énergie à New York, " ajoute Christopher Schauerman, co-directeur du RIT Battery Prototyping Center.

La recherche se concentre sur les batteries rechargeables Lithium-ion (Li-ion), qui sont utilisés dans les téléphones portables, ordinateurs portables, et autres appareils électroniques.

Notamment, les batteries rechargeables sont au cœur des nouvelles technologies, y compris les voitures électriques ou le stockage des sources d'énergie renouvelables.

Cependant, les récents dysfonctionnements des appareils portatifs et des véhicules électriques ont mis en évidence les difficultés de conception de batteries pour ces technologies de pointe. En outre, les ingénieurs ne peuvent souvent pas déterminer la nature des défauts ou même des pannes de batterie imminentes sans démonter l'appareil, ce qui entraîne généralement sa destruction.

En général, les méthodes de résonance magnétique (RM) offrent la possibilité de mesurer de minuscules changements dans les cartes de champ magnétique et, par conséquent, créer une image de ce qui se trouve à l'intérieur d'une structure, par exemple, L'IRM (imagerie par résonance magnétique) peut produire des images des organes du corps humain de manière non invasive.

Dans leurs Communication Nature travail, les scientifiques ont adopté une procédure similaire à l'IRM. Ici, ils ont mesuré de minuscules changements de champ magnétique entourant les cellules électrochimiques de la batterie.

Dans leurs expériences, ils ont examiné les batteries Li-ion dans différents états - différents niveaux de charge (c'est-à-dire, la durée de vie de la batterie) et les conditions (c'est-à-dire, certains endommagés et d'autres non). Ces cellules ont été préparées par des collaborateurs du Battery Prototyping Center de RIT. Avec ces cellules, l'équipe de NYU a pu faire correspondre les changements de champ magnétique entourant les batteries à différentes conditions internes, révélateur de l'état de charge et de certains défauts. Ceux-ci comprenaient des électrodes tordues et manquantes ainsi que de petits objets étrangers dans la cellule, qui sont des défauts qui peuvent survenir au cours du processus de fabrication normal.

« Avec les améliorations futures de cette méthode, il pourrait fournir un moyen puissant de prédire les pannes et la durée de vie des batteries et faciliter le développement de hautes performances de nouvelle génération, grande capacité, et des batteries longue durée ou à charge rapide, " ajoute Jerschow.