Nouvelles méthodologies IRM pour l’analyse des matériaux électrochimiques et des batteries

Les cellules de poche (« pouch », en anglais) conventionnelles des batteries Li-ion contiennent des composants hautement magnétiques (Ni, Fe, Co, etc.) qui, lorsqu’ils sont placés dans le champ magnétique homogène d’un instrument RMN, créent des perturbations de l’ordre du milliTesla. La cartographie comparative des composantes mesurables de ces perturbations peut être utilisée comme un marqueur sensible des défauts dans la batterie, alors même qu’elle est en fonctionnement. La mesure est effectuée avec une séquence d’IRM 2D purement codée en phase utilisant un gradient continu (sans bruit). Ainsi, les problèmes tels que les artefacts de susceptibilité et la perte de signal liée aux champs magnétiques fortement inhomogènes sont évités. De plus, l’originalité de l’approche est le capteur RF unilatéral, construit comme un solénoïde plat encapsulant une fine couche de milieu de détection à base de polymère, contenant une forte densité de protons.

(a) Représentation (vue X-Z) d’une batterie d’iPhone5 endommagée indiquant les emplacements des chocs volontairement créés (cercles blancs) ; les éléments en rouge repèrent la position des composants hautement magnétiques typiques de ces cellules ; (b) Cartes de la distribution du champ magnétique résultant de ces chocs aux positions 1 (en haut à gauche), 1 et 2 (en haut à droite), 1 3 (en bas à gauche) et 1 6 (en bas à droite). Les cartes ont été extraites de la région indiquée par les pointillés en (a).

L’IRM quantifie la distribution du champ magnétique à l’intérieur du milieu de détection. Le contact direct de la surface de travail du capteur avec la cellule assure une meilleure détection des perturbations du champ magnétique. La figure illustre les modèles de champ magnétique produits par des indentations douces à la surface d’une cellule de poche d’iPhone5, pour simuler un endommagement. Le développement de cette méthode permet une visualisation ultra-rapide des défauts des cellules Li-ion, apportant des informations autrement inaccessibles sur leur état de fonctionnement. Le développement le plus récent apporte une solution commercialement viable, rapide et quantitative, de diagnostic operando des cellules de batterie de tout type.

Contact : Konstantin Romanenko (NIMBE/LSDRM)

Brèves des labos

Journée en mémoire d’Olivier Spalla

Antoine Thill (NIMBE/LIONS)

Plus de 70 personnes étaient réunies au synchrotron SOLEIL le 7 mars 2023, pour la journée en hommage à Olivier Spalla, décédé en août 2020. Une vingtaine de personnes ont participé en visioconférence. Les exposés scientifiques ont permis de faire une rétrospective de la carrière d’Olivier depuis ses travaux de thèse sur les nanoparticules d’oxyde de cérium jusqu’à ses fonctions à l’ANR en tant que responsable du département « Sciences physiques, Ingénierie, Chimie et Énergie » (SPICE).

Dans l’amphithéâtre du Synchrotron SOLEIL, au micro, Antoine Thill (NIMBE/LIONS).

Les participants ont pu découvrir la diversité et la richesse de ses contributions et le caractère souvent pionnier de ses travaux de recherche. Cette vue d’ensemble a été très appréciée et a permis de mettre en lumière l’importance de la contribution scientifique d’Olivier, souvent cachée aux yeux de ses collègues, même proches, du fait de sa grande modestie. Cette journée nous a fait également réaliser que les contributions d’Olivier, semées comme autant de graines, continuent de se développer et fertilisent à leur tour notre communauté scientifique. Les organisateurs ont annoncé à la fin de la journée, que la salle du NIMBE hébergeant la plateforme de diffusion des rayons X qu’Olivier a contribué à créer et à développer tout au long de sa carrière, prendra le nom de « Salle Olivier Spalla », en son hommage.

Brève de l'Institut ; Journée scientifique Joliot-Iramis

Une journée scientifique des instituts Joliot et Iramis s’est tenue le vendredi 21 Avril 2023 à l’amphithéâtre de Neurospin à Saclay. Cette journée a réuni une centaine de participants, à parité entre les deux instituts. Une douzaine d’interventions à l’interface chimie – physique – biologie, réalisées pour la plupart en duo, ont abordé les thématiques de catalyse, de méthodes physiques pour la biologie et les interfaces entre matériaux et systèmes biologiques. Pour cette journée, le choix avait été fait de s’appuyer sur les nombreuses collaborations existantes entre des équipes des deux Instituts. Les pauses café et le buffet ont été l’occasion de nouer de nouveaux contacts, qui pourront être à l’origine de nouveaux projets.

Directeur de la publication : F. Daviaud – Comité de rédaction : M. Soyer, G. de Loubens – Réalisation : C. Becquet.