Les batteries lithium-ion sont des dispositifs de stockage d’énergie rechargeables largement utilisés dans de nombreux appareils électroniques et véhicules électriques. Elles offrent une densité énergétique élevée, une longue durée de vie et une faible autodécharge, les rendant idéales pour alimenter nos appareils du quotidien.

Cependant, la production et le recyclage de ces batteries posent des défis en termes d’empreinte environnementale. C’est pourquoi la recherche et le développement de nouvelles technologies de batterie, plus durables et respectueuses de l’environnement, sont essentiels pour assurer un avenir plus propre et plus durable.

Le défi pour la caractérisation des batteries lithium-ion

Récemment, des incidents notables impliquant des batteries lithium-ion utilisées dans des produits d’usage courant ont donné lieu au rappel de produits défectueux. Par exemple, les compagnies aériennes ont adopté de nouvelles règles de sécurité pour l’utilisation des smartphones à la suite de cas de batterie enflammée pendant un vol. Il y a eu également des incidents où des batteries de véhicules électriques ont pris feu, provoquant des incendies extrêmement difficiles à éteindre.

Les technologies actuelles ont permis de développer des batteries au lithium à électrolyte liquide, tandis que les batteries à l’état solide représentent l’avenir de la recherche.

Ces batteries à l’état solide résolvent deux problèmes :

• Offrir une densité plus élevée
• Fournir un produit plus sûr et plus fiable

Le principal défi de la caractérisation des batteries lithium-ion est que le lithium est très réactif à l’air. Lors de la recherche et du développement de batteries à l’état solide, l’échantillon doit être protégé des influences environnementales afin d’éviter les réactions, tant pendant la préparation que pendant l’analyse. Un environnement sous argon empêche le lithium de réagir avec l’oxygène, l’azote et/ou l’eau, évitant ainsi tout danger potentiel.

La solution avec le MEB de table Phenom XL G2 de Thermo Scientific 

Le MEB de table Phenom XL G2 Thermo Scientific est le seul microscope électronique à balayage qui peut être placé à l’intérieur d’une boîte à gants sous atmosphère argon pour l’analyse d’échantillons de batteries au lithium sensibles à l’air. 

Lorsque l’échantillon est transféré de la boîte à gants au MEB de table, il est généralement affecté par des substances telles que l’eau, l’oxygène ou l’azote. Les solutions disponibles, telles qu’un système de transfert d’échantillons sous vide, sont coûteuses, complexes et ne protègent pas suffisamment l’échantillon.

En revanche, l’utilisation du MEB dans la boîte à gants permet d’accélérer le flux de travail, car l’échantillon et le microscope se trouvent dans le même environnement. Bien que le lithium ne réagisse pas au contact de l’argon, l’analyse dans un environnement rempli de ce gaz est un défi.

Un microscope électronique à balayage applique une tension d’environ 15 000 volts (voire plus). L’utilisation d’une tension aussi élevée dans un environnement rempli d’argon, sans précautions appropriées, peut provoquer des décharges susceptibles d’endommager les composants électroniques du MEB.

Le Phenom XL G2 compatible avec l’argon utilise une technologie spéciale pour surmonter ce problème et fournir un environnement protégé pour la caractérisation des échantillons sensibles à l’air.

Les avantages du MEB de table Phenom XL G2 compatible avec l’argon

Avec le MEB Phenom XL G2 compatible avec l’argon, il est possible de réaliser la préparation des échantillons et l’analyse MEB/EDX dans le même environnement. Cela permet non seulement d’accélérer le processus de préparation des échantillons et l’analyse, mais aussi de protéger les échantillons grâce à l’environnement d’argon. En plus, cela permet d’effectuer une analyse ou une présélection avant de transférer l’échantillon vers d’autres instruments scientifiques.

Malgré l’utilisation de gants, la manipulation du porte-échantillon est facile. Le système peut être utilisé pendant de nombreuses heures sans nécessiter d’intervention manuelle.