La décharge de batteries observée à l'aide de neutrons
Par Benje le mardi, février 23 2010, 20:38 - Nouvelles Scientifiques - Lien permanent
Source: BE Allemagne numéro 471 (18/02/2010) - Ambassade de France en Allemagne / ADIT -
L'observation des différents états chimiques d'une batterie au cours de sa décharge n'est possible, par les méthodes conventionnelles, qu'en découpant le boitier de celle-ci et en l'ouvrant. Cela provoque en règle générale une perturbation des mesures, car l'humidité et l'air entrant en contact avec le contenu en altèrent sensiblement les propriétés. A l'aide de deux instruments de recherche (Stress-Spec et Antares) du réacteur à neutrons de recherche FRM II de l'Université technique de Munich, un groupe de scientifiques est parvenu à mettre en place une méthode d'analyse non-destructive de la batterie, basée sur l'utilisation de neutrons.
Les chercheurs ont effectué cette étude sur la base
d'une batterie sodium-chlorure de nickel fournie par General Electric
(GE), destinée à alimenter la future locomotive hybride de GE
Transportation. Dans un premier temps, ils ont procédé à une
radiographie neutronique d'une cellule de batterie. A l'aide de
l'instrument Antares (Advanced Neutron Tomography and Radiography
Experimental System), les physiciens et chimistes ont pu mettre en
évidence le sodium présent dans la solution. Les neutrons traversent en
effet le boitier et permettent ainsi de déterminer directement, par
l'emploi de couleurs artificielles, où le sodium est localisé, et en
quelles quantités. Au cours de la décharge de la batterie, il réagit
pour se transformer en chlorure de sodium, si bien que la quantité de sodium restant permet d'indiquer
l'état de charge de la
batterie.
Ensuite, les chercheurs ont utilisé le diffractomètre à neutrons
Stress-Spec dans le but d'étudier le contenu précis de la batterie. Ils
ont mis à profit les différentes interactions entre les neutrons et les matériaux présents dans la cellule afin de
déterminer la densité de chaque élément.
Cette démarche est nécessaire pour comprendre comment prolonger le cycle
de vie de la batterie.
Ces expériences ont été effectuées sur une batterie déchargée et sur une
autre à moitié déchargée. Les résultats ont montré que, comme attendu,
la concentration de métal, le principal réactif, est très forte sur les
bords et diminue vers le centre. Le procédé va maintenant être mis en
oeuvre pour observer en continu un cycle de charge-décharge de la
batterie, et d'en suivre les mécanismes avec précision.