Tomographie des batteries : le Helmholtz-Zentrum Berlin s'équipe d'un UltraTom

12 déc. 2024

Le Helmholtz-Zentrum Berlin (HZB), acteur de référence de la recherche internationale sur les batteries, a installé deux tomographes à rayons X RX Solutions au cours des dernières années : d'abord un système Nano double tube EasyTom 150/160 pour les mesures haute résolution ex situ, et plus récemment, un UltraTom 230 kV pour les expériences in situ et operando.

Un projet financé par le ministère fédéral allemand de l'Éducation et de la Recherche (BMBF) et mené avec PHI GmbH, distributeur de RX Solutions en Allemagne.

UltraTomLe projet en bref

Projet	Helmholtz-Zentrum Berlin × RX Solutions
Client	Helmholtz-Zentrum Berlin für Materialien und Energie (HZB), Allemagne
Équipe	Groupe du Dr Ingo Manke, Institut pour le stockage électrochimique de l'énergie
Domaine	Recherche sur les batteries et le stockage de l'énergie
Équipements	EasyTom 150/160 (haute résolution, ex situ) et UltraTom 230 kV (in situ, operando)
Financement	BMBF, programme FORBATT, projet TomoFestBattLab (FKZ 03XP0462)
Distributeur	PHI GmbH, distributeur RX Solutions en Allemagne

Pourquoi deux tomographes pour la recherche sur les batteries ?

La tomographie à rayons X permet d'observer la structure interne des matériaux de façon non destructive. Pour couvrir l'ensemble de ses besoins, le HZB a choisi deux systèmes RX Solutions aux rôles complémentaires : l'un dédié à la très haute résolution, l'autre aux essais dans des conditions proches du fonctionnement réel.

Système Nano EasyTom 150/160 : la haute résolution pour les mesures ex situ

Conçu pour les mesures ex situ en haute résolution, l'EasyTom 150/160 permet d'étudier les plus petits détails des matériaux dans des conditions parfaitement maîtrisées. Ces détails sont souvent déterminants pour comprendre les performances d'une batterie.

UltraTom 230 kV : la polyvalence pour les expériences in situ et operando

L'UltraTom 230 kV est un système polyvalent. Son grand volume intérieur et sa compatibilité avec les salles blindées en font un outil adapté aux expériences in situ. Sa fonction de pilotage operando permet d'analyser en temps réel l'évolution des matériaux en conditions de fonctionnement : les chercheurs peuvent tester des batteries sous chaleur, sous pression ou sous contrainte mécanique.
Des algorithmes d'intelligence artificielle renforcent l'analyse des données dynamiques, et un changeur d'échantillons avancé augmente l'efficacité des essais.

Dr Nikolay Kardjilov, Helmholtz-Zentrum Berlin

« Cette technologie accélère nos travaux et ouvre des dimensions entièrement nouvelles à la recherche. »

Chercheurs du Helmholtz-Zentrum Berlin travaillant sur un tomographe RX Solutions

Un projet de référence pour la recherche internationale sur les batteries

Le HZB joue un rôle central dans la recherche internationale sur les batteries. Ses instruments de tomographie accueillent des projets menés avec des partenaires académiques et industriels du monde entier.

« Nos instruments de tomographie fédèrent des projets qui suscitent l'intérêt ici, mais aussi de l'industrie et de partenaires internationaux. Les mesures que permettent les appareils RX Solutions sont uniques. Cette avance technologique fait du Helmholtz-Zentrum Berlin un pionnier et un moteur d'innovation dans le secteur. »
— Dr Ingo Manke, Helmholtz-Zentrum Berlin

Un projet financé par le BMBF dans le cadre du programme FORBATT

Ce projet est financé par le ministère fédéral allemand de l'Éducation et de la Recherche (BMBF), dans le cadre du programme FORBATT.
Son intitulé : « Machine Learning supported automated laboratory for multi-dimensional Operando Tomography of solid-state batteries under real operating conditions – TomoFestBattLab » (FKZ 03XP0462).
En français : un laboratoire automatisé, assisté par apprentissage automatique, dédié à la tomographie operando multidimensionnelle de batteries à l'état solide en conditions réelles de fonctionnement.
Plus d'informations sur le projet : site officiel du Helmholtz-Zentrum Berlin

Un déploiement réussi avec PHI GmbH, distributeur RX Solutions en Allemagne

La réussite du projet repose aussi sur la collaboration entre RX Solutions, fabricant français des tomographes, et PHI GmbH, son distributeur en Allemagne. Ce partenariat a garanti au HZB un interlocuteur local, avec un accompagnement et une expertise adaptés à ses besoins.

« La collaboration a été fluide et fondée sur une confiance mutuelle, ce qui est de plus en plus rare. La livraison, l'installation et la mise en service des systèmes ont été parfaitement organisées, ce qui nous a permis de respecter le calendrier du projet. »
— Dr Nikolay Kardjilov, Helmholtz-Zentrum Berlin

Pour un projet de cette envergure, la fiabilité était essentielle. «Tout devait fonctionner parfaitement, et grâce à PHI GmbH et RX Solutions, ce fut le cas», ajoute le Dr Kardjilov.