Une batterie fluide qui peut prendre n'importe quelle forme
"Le matériau peut, par exemple, être utilisé dans une imprimante 3D pour donner à la batterie la forme souhaitée, ce qui ouvre la voie à un nouveau type de technologie"
En utilisant des électrodes sous forme fluide, des chercheurs de l'université de Linköping ont mis au point une batterie qui peut prendre n'importe quelle forme. Cette batterie souple et conformable peut être intégrée dans les technologies futures d'une manière totalement nouvelle. Leur étude a été publiée dans la revue Science Advances.
Des chercheurs de l'université de Linköping ont mis au point une batterie qui peut prendre n'importe quelle forme.
Thor Balkhed
"La texture ressemble un peu à celle du dentifrice. Le matériau peut, par exemple, être utilisé dans une imprimante 3D pour donner à la batterie la forme souhaitée. Cela ouvre la voie à un nouveau type de technologie", explique Aiman Rahmanudin, professeur adjoint à l'université de Linköping.
On estime que plus de mille milliards de gadgets seront connectés à l'internet dans dix ans. Outre les technologies traditionnelles telles que les téléphones portables, les smartwatches et les ordinateurs, il pourrait s'agir de dispositifs médicaux portables tels que les pompes à insuline, les stimulateurs cardiaques, les appareils auditifs et divers capteurs de surveillance de la santé et, à long terme, de robotique douce, de textiles électroniques et d'implants nerveux connectés.
Pour que tous ces gadgets fonctionnent sans gêner l'utilisateur, de nouveaux types de piles doivent être mis au point.
"Les batteries sont le composant le plus important de tous les appareils électroniques. Aujourd'hui, elles sont solides et assez encombrantes. Mais avec une batterie souple et conformable, il n'y a pas de limites de conception. Elle peut être intégrée à l'électronique d'une manière totalement différente et adaptée à l'utilisateur", explique Aiman Rahmanudin.
Avec ses collègues du Laboratoire d'électronique organique (LOE), il a mis au point une batterie souple et malléable. La clé a été une nouvelle approche : convertir les électrodes d'une forme solide à une forme liquide.
Les tentatives précédentes de fabrication de batteries souples et extensibles étaient basées sur différents types de fonctions mécaniques, telles que des matériaux composites caoutchouteux qui peuvent être étirés ou des connexions qui glissent l'une sur l'autre. Mais cela ne résout pas le cœur du problème : une grande batterie a une plus grande capacité, mais avoir plus de matériaux actifs signifie des électrodes plus épaisses et donc une plus grande rigidité.
"Nous avons résolu ce problème et nous sommes les premiers à montrer que la capacité est indépendante de la rigidité", explique Aiman Rahmanudin.
Des électrodes fluides ont été testées par le passé, mais sans grand succès. À l'époque, on utilisait des métaux liquides tels que le gallium. Mais le matériau ne peut alors fonctionner que comme anode et risque de se solidifier pendant la charge et la décharge, perdant ainsi sa nature fluide. En outre, bon nombre des batteries extensibles fabriquées précédemment utilisaient des matériaux rares dont l'extraction et le traitement ont un impact majeur sur l'environnement.
Les chercheurs du LiU Campus Norrköping ont basé leur batterie souple sur des plastiques conducteurs (polymères conjugués) et de la lignine, un sous-produit de la production de papier. La batterie peut être rechargée et déchargée plus de 500 fois tout en conservant ses performances. Elle peut également être étirée jusqu'à doubler sa longueur et fonctionner tout aussi bien.
"Comme les matériaux de la batterie sont des polymères conjugués et de la lignine, les matières premières sont abondantes. En transformant un sous-produit comme la lignine en un produit de grande valeur tel qu'un matériau de batterie, nous contribuons à un modèle plus circulaire. Il s'agit donc d'une alternative durable", explique Mohsen Mohammadi, postdoctorant au LOE et l'un des principaux auteurs de l'article publié dans Science Advances.
La prochaine étape consiste à essayer d'augmenter la tension électrique de la batterie. Selon Aiman Rahmanudin, il y a actuellement certaines limites qu'ils doivent surmonter.
"La batterie n'est pas parfaite. Nous avons montré que le concept fonctionne, mais les performances doivent être améliorées. La tension est actuellement de 0,9 volt. Nous allons donc chercher à utiliser d'autres composés chimiques pour augmenter la tension. L'une des options que nous explorons est l'utilisation de zinc ou de manganèse, deux métaux courants dans la croûte terrestre", explique Aiman Rahmanudin.
Note: Cet article a été traduit à l'aide d'un système informatique sans intervention humaine. LUMITOS propose ces traductions automatiques pour présenter un plus large éventail d'actualités. Comme cet article a été traduit avec traduction automatique, il est possible qu'il contienne des erreurs de vocabulaire, de syntaxe ou de grammaire. L'article original dans Anglais peut être trouvé ici.
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