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Radiographier une batterie

Malgré l’utilisation mondiale de batteries au lithium , la dynamique exacte du fonctionnement de ces batteries est restée insaisissable. Les rayons X se sont avérés être un outil puissant pour scruter l’intérieur de ces batteries pour voir les changements qui se produisent en temps réel.

L’instrument utilisé a pris des images de différentes directions afin de construire des algorithmes informatiques capables de fournir en 3D des images des piles au fil du temps et d’observer ce qui se passait à l’intérieur d’une pile lors des cycles de charge et de décharge des batteries. Ce qui a permis de visualiser la façon dont les choses se passaient à l’intérieur des batteries et comment elles fonctionnaient.

Les images obtenues ont révélé comment les changements dynamiques des matériaux d’électrode aux interfaces lithium / électrolyte solide déterminent le comportement des batteries à semi-conducteurs. Les chercheurs ont constaté que le fonctionnement de la batterie a causé de petits vides – jusqu’à 1 – 2 microns, soit environ 50 fois plus petit que la largeur d’un cheveu humain – qui créent une perte de contact qui a été la principale cause d’échec dans les cellules.

« Ce travail fournit une compréhension fondamentale de ce qui se passe à l’intérieur de la batterie, et cette information devrait être importante pour guider les efforts d’ingénierie qui rapprocheront ces batteries de la réalité commerciale au cours des prochaines années, a déclaré Matthew McDowell, professeur adjoint à la George W. Woodruff School of Mechanical Engineering et à la School of Materials Science and Engineering du Georgia Institute of Technology. Nous avons pu comprendre exactement comment et où les vides se forment à l’interface, puis comment ils agissent sur les performances de la batterie. »