Des chercheurs de l’UH développent une technologie d’imagerie 3D t

Alors que le monde réduit sa dépendance aux combustibles fossiles, les industries et les fabricants se tournent vers les batteries lithium-ion pour alimenter les machines qui rendent la vie moderne possible. Ces batteries alimentent les véhicules électriques, les téléphones portables, les drones, les robots aspirateurs et autres machines et seront un élément essentiel de la transmission de puissance.

Mais il y a un problème avec les batteries lithium-ion : à mesure qu’elles vieillissent et se chargent, des dendrites se développent. Une équipe de recherche de l’Université de Houston tente de résoudre le problème des dendrites en étudiant comment ces structures se développent sur des batteries. Les dendrites sont des structures épineuses qui s’accumulent sur les anodes des batteries. Ces structures raccourcissent la durée de vie des batteries, entravent leur capacité à supporter une charge et les courts-circuits peuvent entraîner des risques pour la sécurité des machines, tels que des incendies de batterie.

« En comprenant comment les dendrites se développent sur les batteries, nous pouvons identifier des solutions chimiques et physiques pour empêcher la croissance des dendrites, ce qui est essentiel pour développer la prochaine génération de batteries », Xiaonan Shan, professeur adjoint de génie électrique et informatique à la Collin School of Engineering de l’UH.

Chan et son équipe ont développé un « nouveau microscope 3D in situ » pour imager et étudier les environnements électrochimiques in situ et pour comprendre où les dendrites commencent dans les batteries. À l’aide d’un microscope 3D, de minuscules caméras et d’autres techniques d’imagerie informatique, Chan et son équipe ont pu cartographier géométriquement la façon dont les batteries ont initialement évolué en dendrites.

Les résultats ont été récemment publiés dans la revue matériaux énergétiques avancés.

« C’est important car la plupart des chercheurs sur les batteries utilisent traditionnellement des mesures électrochimiques pour mesurer toute la surface ou la batterie interne, de sorte qu’ils ne savent pas ce qui se passe à l’intérieur de la batterie », a déclaré Chan, un auteur correspondant de l’article. Guangxia Feng, étudiante diplômée en génie électrique et informatique, est l’auteur principal. Il a ajouté que la plupart des fabricants de batteries se concentrent sur la partie matérielle du développement de la batterie, de sorte que les nouveaux matériaux mettent l’accent sur les performances.

« Grâce à ce processus, les fabricants pourraient théoriquement fabriquer des batteries plus performantes en se concentrant sur la conception structurelle des batteries qui inhibe la croissance des dendrites », a noté Chan. « Dans la prochaine étape, nous utiliserons cette technologie pour concevoir des batteries au zinc (zinc-carbone) très efficaces. »

Les auteurs rejoignant Shan et Feng sur l’article sont Jiaming Guo, Yaping Shi, Xiaoliang, Xu Yang et David Mayerich, tous du département de génie électrique et informatique de l’UH ; et Huajun Tian, ​​​​Zho Li et Yang Yang de l’Université de Floride centrale.

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