Nouveaux instruments pour la recherche sur les batteries

- Salon mondial comme moteur d'impulsion pour la collaboration mondiale
- La technologie analytique moderne indispensable pour la recherche sur les batteries
- Tous les principaux fabricants d'appareils présents à analytica

Des chercheurs du monde entier travaillent sur des batteries performantes pour la transition énergétique. La technologie analytique moderne est essentielle dans ce domaine. L'analytica met donc en avant de nouveaux appareils et méthodes pour la recherche sur les batteries. Le salon mondial pour la technique de laboratoire, l'analytique et la biotechnologie, accompagné de la conférence analytica, se tiendra du 31 mars au 3 avril 2020 sur le site de la foire de Munich.

Les batteries lithium-ion sont intégrées dans les voitures électriques, les smartphones et de nombreux autres appareils mobiles. Cependant, elles présentent certains inconvénients – des composants préoccupants comme le cobalt, la inflammabilité, jusqu'à la décharge autonome. C’est pourquoi des chercheurs du monde entier travaillent à l’optimisation des batteries lithium-ion ou développent des alternatives comme les batteries sodium-ion. Pour cela, ils ont besoin des méthodes d’analyse les plus modernes.

« De nombreux fabricants d’appareils ont reconnu l’urgence dans la recherche sur les batteries et l’énergie, et ont spécifié leurs systèmes en conséquence », explique Susanne Grödl, responsable du projet analytica chez Messe München. L’analytica présente toute la gamme des systèmes d’analyse contribuant au développement des technologies de stockage d’énergie. Un aperçu des points forts de la recherche sur les batteries est également fourni par le récent « Rapport de tendance sur les batteries et la mobilité électrique ».

Technologies pour de meilleures batteries

Pour développer de meilleures batteries, il faut comprendre les processus à l’intérieur de la cellule. Le vieillissement de l’électrolyte, ce médium conducteur entre les deux électrodes, est par exemple crucial pour la sécurité, la durée de vie et la performance d’une batterie. Les chercheurs étudient notamment, à l’aide de méthodes spectroscopiques ainsi que de la combinaison chromatographie et spectrométrie de masse, quels substances indésirables se forment lors du vieillissement de l’électrolyte. Sur la base de ces connaissances, des électrolytes plus stables et de nouveaux additifs pour électrolytes sont développés.

Les électrodes changent également avec le temps. Dans les batteries lithium-ion, par exemple, des dépôts de lithium, appelés dendrites, peuvent se former sur l’électrode négative. Elles sont considérées comme une cause de courts-circuits internes et d’incendies de batteries. Des méthodes microscopiques – de la microscopie optique à la microscopie à force atomique à haute résolution – rendent visibles les dendrites et fournissent des indications pour le développement de batteries plus sûres. Des techniques sensibles à la surface, telles que la spectroscopie ATR-FTIR et l’imagerie Raman, identifient également les modifications et dépôts sur les électrodes.

De plus, la recherche sur les batteries a besoin d’appareils permettant de déterminer les paramètres physiques. Par exemple, les appareils de mesure de surface aident à la conception des électrodes, car de grandes surfaces d’électrodes augmentent la capacité de la batterie et permettent une charge rapide. Avec des calorimètres, il est également possible d’étudier la libération de chaleur des batteries, liée à la décharge autonome.

Appareils pour la recherche sur les batteries à l’analytica

Les méthodes d’analyse les mieux adaptées à une question spécifique sont découvertes par les visiteurs à l’analytica. Des appareils pour la recherche sur les batteries sont proposés par Bruker, Metrohm, Thermo Fisher Scientific, Shimadzu et de nombreux autres exposants.

« La recherche sur les batteries est une recherche de pointe innovante qui nécessite des systèmes d’analyse de pointe », souligne la responsable du projet analytica, Grödl. Afin que de nouveaux instruments répondent aux exigences élevées, les fabricants et les utilisateurs collaborent souvent étroitement lors du développement des appareils. Grödl insiste : « L’analytica se veut un moteur d’impulsion pour de telles coopérations. Nous sommes donc heureux que tous les principaux fournisseurs de systèmes d’analyse présentent leurs nouveautés à l’analytica. »