Les scientifiques doivent souvent se demander, comparé à quoi? Comment les résultats que nous générons en laboratoire se comparent-ils à ceux obtenus par d'autres ? Comment nos calculs théoriques se comparent-ils aux données expérimentales ?

Répondre à ces questions est particulièrement crucial pour les chercheurs et les développeurs de batteries lithium-ion. Inventé il y a quatre décennies, les batteries lithium-ion alimentent désormais la plupart des appareils électroniques portables comme les ordinateurs portables et les outils électriques. Ils sont également en cours de développement pour répondre aux demandes élevées de stockage d'énergie pour alimenter les véhicules électriques et les réseaux électriques. De nouvelles conceptions avec différentes compositions d'électrode et d'électrolyte, les deux composants clés de la batterie, sont constamment mises en ligne.

Évaluer si une innovation dans le matériau d'électrode ou d'électrolyte est réellement une amélioration nécessite de la comparer à d'autres résultats de test. Cependant, il n'y a pas de norme « taille unique » pour les tests de batterie. Les méthodes de test des batteries peuvent varier considérablement.

Ira Bloom, chercheur sur la batterie d'Argonne, note :« Les ingénieurs industriels et les chercheurs des laboratoires gouvernementaux et universitaires conçoivent souvent leurs propres procédures pour caractériser les batteries lithium-ion en fonction de l'application prévue de la technologie de batterie. Cela rend la comparaison de toute innovation technologique extrêmement compliquée. »

Une équipe du Laboratoire national d'Argonne du Département de l'énergie des États-Unis (DOE), Université de Warwick, OVO Énergie, Institut national de l'énergie d'Hawaï, et Jaguar Land Rover a passé en revue la littérature sur les différentes méthodes utilisées dans le monde pour caractériser les performances des batteries lithium-ion afin de fournir un aperçu des meilleures pratiques.

Typiquement, les chercheurs sur les batteries utilisent trois paramètres pour définir les performances électrochimiques :la capacité, tension en circuit ouvert, et résistance. La capacité est une mesure de la charge totale stockée dans une batterie. La tension en circuit ouvert est la tension disponible à partir d'une batterie sans flux de courant. Il représente la tension maximale de la batterie. La résistance est le degré auquel les matériaux constitutifs entravent la circulation du courant électrique, entraînant une chute de tension.

Le problème est que, selon l'application de la batterie, les chercheurs peuvent mesurer ces paramètres dans différentes conditions d'essai (température, taux de décharge, état de charge, etc.), et ainsi obtenir une autonomie de batterie différente. Résistance de la batterie, par exemple, peut être mesuré en courant continu ou en courant alternatif.

"C'est compliqué, " observe Anup Barai, chercheur principal et chercheur principal à l'Université de Warwick. "La pertinence d'un test dépend de ce que l'investigateur étudie. Notre revue fournit des conseils sur la méthode de test la plus appropriée pour une situation donnée." À cette fin, l'équipe a produit un tableau facile à utiliser comparant huit méthodes de test, y compris les principaux équipements nécessaires, les informations générées, et les avantages et inconvénients de chacun.

"Notre espoir, " Bloom ajoute, « est que nos résultats pourraient un jour conduire à des méthodes comparables de manière plus fiable pour tester les batteries lithium-ion adaptées à différentes applications. »

L'étude, intitulé « Une comparaison des méthodologies pour la caractérisation non invasive des cellules Li-ion commerciales, " récemment paru dans la version en ligne du journal Progrès en sciences de l'énergie et de la combustion .