Batteries : suivre en direct l'évolution de leur chimie

En glissant une fibre optique spécifique à l'intérieur d'une batterie commerciale, puis en analysant l'interaction de la lumière infrarouge ainsi transportée avec l'environnement chimique de cette batterie, une collaboration internationale scientifique impliquant des chimistes rennais est parvenue à en suivre l'évolution chimique en direct, lors des cycles de charge et décharge : de quoi faciliter la conception de nouvelles batteries. Publication dans Nature Energy le 7 novembre 2022.
Batterie traversée par une fibre optique en verre de chalcogénure permettant de transporter de la lumière dans le domaine infrarouge. Photo Frédérique PLAS/CSE/CNRS Photothèque

Les batteries offrent la capacité de stocker de l’énergie sous forme chimique : lors de la charge, le courant force des réactions chimiques et l’énergie se stocke, puis lors de la décharge une réaction électrochimique spontanée engendre le déplacement inverse des électrons dans le système. L’énergie est libérée pour créer un courant électrique.

Contrôler et étudier la chimie d’une batterie est donc crucial pour comprendre son fonctionnement, mais aussi améliorer sa conception. Si l’exercice est aisé en laboratoire, il l’est beaucoup moins lorsqu’elle est intégrée dans un système. Mais une équipe de recherche multidisciplinaire dirigée par des scientifiques du laboratoire Chimie du solide et de l'énergie (Collège de France/Sorbonne Université/CNRS), impliquant des chimistes de l'ISCR (Université de Rennes 1/CNRS/ENSCR/INSA Rennes), vient de mettre au point une méthode pour suivre l’évolution de la chimie d’une batterie commerciale, en direct, au cours de sa charge ou de sa décharge.

[ Lire le communiqué original sur le site de l'Institut national de chimie du CNRS ]

Référence

Unlocking cell chemistry evolution with operando fibre optic infrared spectroscopy in commercial Na(Li)-ion batteries
C. Gervillié-Mouravieff, C. Boussard-Plédel, Jiaqiang Huang, C. Leau, L. Albero Blanquer, M. Ben Yahia, M.-L. Doublet, S. T. Boles, X. H. Zhang, J. L. Adam & J.-M. Tarascon
Nat Energy (2022). Doi: 10.1038/s41560-022-01141-3