Les batteries très fines et flexibles pourront être intégrés aux accessoires pour les affiner et les rendre plus ergonomiques. © Jenax

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Une batterie pliable et souple pour les vêtements connectés

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Tordez, roulez, froissez, pliez... les batteries mises au point par le Sud-Coréen Jenax sont souples et peuvent prendre toutes les formes nécessaires pour s'adapter aux accessoires et non le contraire. Explications.

Pour le moment, la forme et le côté pratique des premiers smartphones pliables et des vêtements connectés sont impactés par une contrainte : celle des batteries. Le design est conditionné par la rigidité de celles-ci. Pour régler cette entrave, la société Jenax en Corée du Sud a mis au point la J.Flex, une batterie lithium-ion ultramince, flexible et rechargeable. Cela permet de l'introduire dans des configurations qui étaient impossibles auparavant. La J.Flex a montré ses capacités lors du CES 2020 à Las Vegas. On a ainsi pu la voir intégrée à un casque de football américain connecté, un patch pour vêtement connecté, ou des batteries pour recharger les portables ayant la forme de ceintures.

Rendre les batteries flexibles, c'est compliqué et il faut modifier l'ensemble des composants (cathode, anode, l'électrolyte et le séparateur). Jenax conserve jalousement son savoir-faire et se contente d'expliquer que sa J.Flex repose sur une combinaison de matériaux, d'électrolyte polymère, d'oxyde de lithium et de cobalt.

Des batteries souples et ignifugées

L'épaisseur de la batterie peut être abaissée à 0,5 millimètre pour une taille qui sera étendue selon la capacité voulue. La batterie dispose d'une tension située entre 3 et 4,25 volts. Selon la taille, la capacité de la batterie varie de 10 milliampères-heures à 5 ampères-heures. Pour J.Flex, comme pour tous les fabricants de batteries souples, la principale difficulté reste de concevoir des batteries qui ne craignent pas l'explosion lors des torsions. Pour éviter que l'électrolyte vienne engendrer la surchauffe et l'explosion de la batterie, Jenax a développé un électrolyte sous forme de gel semi-solide. Jenax est certain d'avoir un coup d'avance sur ses batteries flexibles, par rapport aux autres sociétés qui cherchent à développer leurs propres modèles, comme c'est le cas de Panasonic, Samsung et STMicroelectronics.

Pour en savoir plus

Une batterie lithium-ion flexible... comme une colonne vertébrale

Des chercheurs ont créé une batterie lithium ion flexible dont la structure a été copiée sur celle de la colonne vertébrale humaine, ce qui lui confère une densité et une résistance supérieure aux prototypes développés jusqu'ici.

C'est en faisant sa gymnastique dans une salle de sport que Yuan Yang, professeur de science des matériaux et d'ingénierie à l'université de Columbia (États-Unis), a eu l'idée de s'inspirer de la colonne vertébrale humaine pour créer une batterie lithium-ion flexible.

Le chercheurs et son équipe viennent de présenter un prototype qui présente une grande flexibilité tout en offrant une densité d'énergie élevée et une tension stable, quelle que soit la façon dont elle est tordue. Ces travaux ont fait l'objet d'une publication dans la revue Avanced Materials. Cette batterie lithium-ion flexible se présente comme un cordon où les électrodes forment des segments rigides (l'équivalent des vertèbres) et s'enroulent autour d'une partie fine et souple (la moelle épinière), dont la composition est gardée secrète. 

Dans cette démonstration, la batterie lithium-ion flexible de l’université de Columbia est utilisée pour alimenter une montre connectée. On peut voir que les flexions qui lui sont imposées ne perturbent pas l’alimentation de l’appareil. © Columbia Engineering, YouTube

La batterie conserve 94 % de sa capacité après 100 cycles de charge

Comme on peut le voir dans cette vidéo, cette configuration confère effectivement une grande flexibilité à cette batterie. Les chercheurs l'ont testée sur une machine lui imposant des torsions et flexions continuent durant son cycle de décharge et constaté que la courbe de tension ne variait pas. Les électrodes sont de fines lamelles superposées de cuivre : anode en graphite, matériaux séparateurs, cathode de dioxyde de cobalt et de lithium (LiCoO2), collecteurs en aluminium et film en polyéthylène.

Au terme d'une centaine de cycles charge-décharge, la batterie conservait 94 % de sa capacité. En outre, les chercheurs disent avoir démonté les électrodes et constaté qu'elles ne présentaient aucun dommage. Cette batterie flexible n'est pas la première du genre, mais ses performances ouvrent des perspectives prometteuses pour le développement des smartphones et autres téléviseurs à écran souple, sans oublier bien sûr les vêtements connectés et des capteurs corporels. Mais du laboratoire au produit fini, il y a un chemin très long à parcourir...

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