Une batterie fluide qui peut prendre n’importe quelle forme

En utilisant des électrodes sous une forme fluide, les chercheurs de l’Université de Linköping ont développé une batterie qui peut prendre une forme. Cette batterie douce et conforme peut être intégrée à la technologie future d’une manière complètement nouvelle. Leur étude a été publié dans le journal Avancées scientifiques.

« La texture est un peu comme le dentifrice. Le matériau peut, par exemple, être utilisé dans une imprimante 3D pour façonner la batterie au fur et à mesure.

On estime que plus d’un billion de gadgets seront connectés à Internet dans 10 ans. En plus des technologies traditionnelles telles que les téléphones mobiles, les montres intelligentes et les ordinateurs, cela pourrait impliquer des appareils médicaux portables tels que pompes à insulinestimulateurs stimulateurs, aides auditives et divers capteurs de surveillance de la santé, et à long terme également robotique douceE-Textiles et implants nerveux connectés.

Si tous ces gadgets doivent fonctionner d’une manière qui n’entrave pas l’utilisateur, de nouveaux types de batteries doivent être développés.

« Les batteries sont la plus grande composante de tous les électroniques. Aujourd’hui, ils sont solides et assez encombrants. Mais avec une batterie douce et conforment, il n’y a pas de limitations de conception. Il peut être intégré dans l’électronique d’une manière complètement différente et adaptée à l’utilisateur », explique Aiman ​​Rahmanudin.

Avec ses collègues du laboratoire d’électronique organique, Loe, il a développé une batterie douce et malléable. La clé a été une nouvelle approche: convertir les électrodes d’un solide à une forme liquide.

Les tentatives précédentes pour fabriquer des batteries douces et extensibles ont été basées sur différents types de fonctions mécaniques, telles que des matériaux composites caoutchouteux qui peuvent être étirés ou des connexions qui glissent les unes sur les autres. Mais cela ne traite pas du cœur du problème – une grande batterie a une capacité plus élevée, mais avoir des matériaux plus actifs signifie des électrodes plus épaisses et donc une rigidité plus élevée.

« Ici, nous avons résolu ce problème, et nous sommes les premiers à montrer que la capacité est indépendante de la rigidité », explique Rahmanudin.

Des électrodes fluides ont été testées dans le passé mais sans grand succès. À ce moment-là, des métaux liquides tels que le gallium ont été utilisés. Mais alors le matériau ne peut fonctionner que comme une anode et a le risque d’être solidifié lors de la charge et de la décharge, en perdant sa nature fluide. De plus, de nombreuses batteries extensibles réalisées auparavant ont utilisé des matériaux rares qui ont un impact environnemental majeur lorsqu’ils sont extraits et traités.

Les chercheurs de Liu Campus Norrköping ont plutôt basé leur batterie douce sur les plastiques conducteurs (polymères conjugués) et 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. Il peut également être étiré pour doubler la longueur et fonctionne toujours aussi bien.

« Étant donné que les matériaux de la batterie sont des polymères conjugués et de la lignine, le matières premières sont abondants. En réutilisant un sous-produit comme la lignine dans un produit de grande valeur tel qu’un matériau de batterie, nous contribuons à un modèle plus circulaire. C’est donc une alternative durable « , explique Mohsen Mohammadi, boursier postdoctoral à Loe et l’un des principaux auteurs derrière l’article.

L’étape suivante consiste à essayer d’augmenter la tension électrique dans la batterie. Selon 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 volts. Donc, nous allons maintenant chercher à utiliser d’autres composés chimiques pour augmenter la tension. Une option que nous explorons est l’utilisation du zinc ou du manganèse, deux métaux qui sont courants dans la croûte de la Terre », explique Rahmanudin.