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La décharge de batteries observée à l'aide de neutrons - Thomas EGLI

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 [1] 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.

Pour en savoir plus, contacts :

[1] Informations supplémentaires : « Démarrage du réacteur à neutron de Garching près de Munich », BE Allemagne 194 - 10/06/2004 - http://www.bulletins-electroniques....

Code brève
ADIT : 62315
http://www.bulletins-electroniques....

Source :

Communiqué de VDI-Nachrichten - 12/02/2010 - http://redirectix.bulletins-electro...

Rédacteur :

Sebastian Ritter, sebastian.ritter diplomatie.gouv.fr - http://www.science-allemagne.fr


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