Un échantillon composite de cathode de batterie imagé par la méthodologie développée, qui offre une résolution et une sensibilité de composition à l’échelle nanométrique. Crédit : Université du Texas à Austin
Les batteries sont difficiles à observer et à analyser. Ils ne peuvent pas vraiment être ouverts en raison de leur nature volatile. Une façon de surveiller les batteries consiste à utiliser la technologie à rayons X. Cependant, l’équipement est très coûteux et ces méthodes ont du mal à équilibrer la résolution, la sensibilité et la vitesse.
L’un des ingénieurs les plus récents du Texas a développé une méthode peu coûteuse permettant d’utiliser la technologie des rayons X pour capturer des images à l’intérieur des batteries, puis de déployer un algorithme logiciel pour combler les vides. Au lieu d’une lentille à rayons X qui peut coûter des centaines de milliers de dollars, cette nouvelle recherche utilise quelques feuilles de papier de verre pour structurer l’éclairage d’un échantillon de manière à permettre une cartographie détaillée à l’échelle nanométrique.
“Les données peuvent paraître laides à l’œil nu, mais elles contiennent de nombreuses informations qui peuvent être extraites par notre algorithme”, a déclaré Yijin Liu, professeur agrégé au département Walker de génie mécanique qui a rejoint l’UT cet automne.
La recherche, publiée dans Actes de l’Académie nationale des sciencess’inscrit dans la continuité des travaux qu’il a menés à l’Université de Stanford pour améliorer les techniques expérimentales de surveillance des changements de structure dans les batteries au fil du temps.
L’utilisation du papier de verre modifie l’éclairage d’un échantillon, permettant d’obtenir une image plus large mais moins complète. L’algorithme extrait des informations sur les particules chimiques présentes dans l’image de la même manière qu’un logiciel de reconnaissance faciale pourrait identifier les visages flous sur une photo de groupe.
Les composants de la batterie sont constitués de nombreuses particules différentes de divers produits chimiques. Au fil du temps, à mesure que la batterie se charge et se décharge à plusieurs reprises, ces particules peuvent se détacher et flotter, réduisant ainsi la capacité de la batterie.
“Votre téléphone peut dire qu’il est chargé à 100 % et qu’il a 10 heures d’autonomie, mais en réalité, il ne durera que six heures en raison de changements dans la structure interne”, a déclaré Liu.
Comprendre ce qui arrive à ces particules chimiques au fil du temps peut aider les chercheurs à concevoir des matériaux de batterie plus fiables qui ne seront pas affectés par ce phénomène. Et les applications de cette technique vont au-delà des batteries. Toute situation nécessitant une imagerie interne non invasive pourrait en bénéficier, y compris des domaines tels que la biologie, les études environnementales et la science des matériaux.
Plus d’information:
Jizhou Li et al, Imagerie chimique à l’échelle nanométrique avec éclairage structuré aux rayons X, Actes de l’Académie nationale des sciences (2023). DOI : 10.1073/pnas.2314542120
Fourni par l’Université du Texas à Austin
Citation: La technique des rayons X sur papier de verre pourrait changer la façon dont les batteries sont surveillées (30 novembre 2023) récupéré le 30 novembre 2023 sur
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