Imagerie de batterie multi-échelle
Des applications telles que les véhicules électriques (VE) et le stockage en réseau stimulent la croissance du marché de la technologie des batteries. Plusieurs défis importants en termes de matériaux doivent toutefois être surmontés avant que les batteries de nouvelle génération ne deviennent la norme dans ces domaines. Par exemple, la sécurité est particulièrement préoccupante en raison de l'inflammabilité de certains électrolytes et de la forte activité des cellules de batterie dans les véhicules électriques et les appareils électroniques portables.
Optimiser une batterie, c'est comprendre sa structure à plusieurs échelles
Les futures recherches sur les batteries se concentreront sur l'amélioration de la densité de puissance grâce à de nouvelles conceptions d'électrodes. La microstructure de ces électrodes joue un rôle essentiel dans les performances telles que l'autonomie et la capacité de charge des véhicules électriques. L'évolution de l'électrode dans le temps détermine sa stabilité à vie. Le développement de dendrites et la fissuration peuvent provoquer des courts-circuits, entraînant une défaillance prématurée ou catastrophique d'une batterie. Les défauts importants, tels que les particules étrangères et les dendrites, soulignent l'importance du contrôle de la qualité en matière de sécurité.
Pour optimiser les performances d'une application spécifique et éviter une défaillance prématurée, vous devez examiner la batterie à plusieurs échelles : la composition, la structure du réseau cristallin et la microstructure des différents matériaux. Cette démarche inclut également l'observation de l'électrode et de l'encapsulation qui permettent de comprendre l'intégrité globale et l'enveloppe de la cellule. Pour obtenir des résultats les plus précis, vous devez réaliser cette analyse multi-échelle in situ sans endommager votre échantillon.
L'imagerie non destructive des électrodes de la batterie est déterminante
Si l'imagerie non destructive d'une cellule de batterie est nécessaire à ces différentes échelles, elle ne doit pas compromettre la structure. Cette procédure est complexe car les batteries sont sensibles à l'air et le traitement rend l'analyse difficile du fait des méthodes compliquées de préparation des échantillons. Ces dernières peuvent inclure la coupe ou l'ouverture, le démontage et le montage.
Les solutions de microscopie ZEISS permettent de résoudre ces défis de recherche urgents dans le domaine de la technologie de batterie. La microscopie à rayons X non destructive pour l'analyse de la batterie est essentielle pour étudier vos échantillons à différentes échelles de longueur sans compromettre l'intégrité ou la structure de la batterie. En d'autres termes, vous pouvez capturer des images à haute résolution sans exposer les composants sensibles à l'air. Vous pouvez obtenir des informations essentielles sur les changements de durée de vie de la batterie, les modes de défaillance et les défauts grâce l'imagerie in situ et conserver la batterie pour une analyse ultérieure dans le cadre de processus corrélatifs et multi-échelles.
Votre prochaine étape
ZEISS propose une gamme complète et corrélative qui permet de capturer des images de manière non destructive à différentes échelles de longueur en 2D, 3D et 4D.
Vidéo didactique
Coupe transversale d'une batterie lithium-ion contenant une cathode NCM
Séparateur revêtu de céramique et anode en graphite et silicium capturée à 1 kV
Le signal Inlens EsB (à droite) comparé au signal Inlens SE (à gauche) offre un contraste de matériau supplémentaire entre le graphite et le silicium et révèle le revêtement en céramique des deux côtés du séparateur polymère.