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Le cordon de nos écouteurs va-t-il se transformer en batterie ?

ActualitéClassé sous :technologie , batterie lithium-ion , appareil électronique

Petite révolution dans l'univers des batteries. Des ingénieurs de la société LG Chem viennent de créer un nouvel accumulateur en forme de fil électrique. Parfaitement flexible dans toutes les directions, cette pile peu épaisse manque encore de capacité. Malgré tout, 25 cm ont suffi pour alimenter un lecteur MP3 durant plusieurs heures.

La nouvelle batterie a été malmenée lors des tests. Le fait d'avoir fait des nœuds avec le fil n'a en rien modifié ses capacités. De même, sa décharge au cours du temps tend à suivre une courbe tout à fait classique, y compris durant des changements de forme du dispositif. © Kwon et al. 2012, Advanced Materials

Une contrainte importante limite souvent la créativité des designers d'appareils électroniques transportables : la forme et la taille des batteries. Elles restent, du moins pour les versions  commercialisées, désespérément cylindriques ou rectangulaires et surtout rigides.

Depuis quelques années, de nombreux projets ont vu le jour pour tenter de changer la situation. Des batteries expérimentales souples ont fait leur apparition sous la forme de feuillet. Problème, elles perdent une partie de leurs capacités lorsqu'elles sont déformées. Un accumulateur pouvant être pulvérisé en plusieurs couches a également été créé. Il permet ainsi de faire disparaître le compartiment pile d'un objet puisque l'énergie est stockée à sa surface. Malheureusement, ses composants sont relativement polluants.

Des ingénieurs dirigés par Je Young Kim de la société LG Chem viennent peut-être de donner une nouvelle orientation à la recherche sur les batteries du futur. Ils ont mis au point un accumulateur présentant l'aspect d'un fil électrique. Il est donc flexible dans toutes les directions, tout en ne perdant pas trop de capacité lorsqu'il est tordu. Seuls 25 cm de cette invention présentée dans Advanced Materials ont été nécessaires pour alimenter un iPod Shuffle de 4e génération durant 10 heures.

La batterie en fil de LG Chem se compose, de l'intérieur vers l'extérieur, d'une anode en forme hélicoïdale (Hollow-Spiral Anode), d'un séparateur (Separator), d'un collecteur de courant de la cathode en aluminium (Al wire), des composants de la cathode (Cathode composite) et d'une couche d'isolant (Packaging Insulator). Le tout fait moins de 3 mm de diamètre. La flexibilité de la batterie repose sur la structure en hélice de l'anode. © Kwon et al. 2012, Advanced Materials

Des batteries-bijoux dans 5 ans ?

La construction de cette nouvelle batterie lithium-ion peut être divisée en deux parties : la fabrication de l'anode, véritable squelette de la structure, puis l'assemblage de la pile à proprement parler. Des brins de cuivre (150 µm de diamètre) préalablement recouverts de nickel et d'étain ont tout d'abord été tissés afin de produire de véritables fils conducteurs. Ces composants de la borne négative ont ensuite été enroulés autour d'une tige métallique de manière à acquérir un agencement hélicoïdal. Une fois le support retiré, les fils ont été étirés jusqu'à produire un ressort compact d'environ 1,2 mm de diamètre.

L'anode a par la suite été recouverte d'une couche de polyéthylène téréphtalate (PET). Ce séparateur est, comme son nom l'indique, chargé d'éviter tout contact entre la borne négative et le fil d’aluminium, lui aussi enroulé en hélice et servant de collecteur de courant de la cathode. Une immersion dans un bain chaud (120 °C) majoritairement composé de dioxyde de cobalt et de lithium (à 90 %) a donné naissance à la cathode après séchage. Le fil-batterie a enfin reçu sa gaine de protection et a été activé grâce à l'injection d’électrolyte, une substance riche en ions mobiles. 

Des tests ont été réalisés après plusieurs cycles de charge et de décharge. La capacité de la pile est de 1 milliampère-heure (mAh) par cm de fil. Son potentiel a quant à lui atteint un plateau à 3,5 V. Plusieurs déformations appliquées à quatre « piles » tests, n'ont donné aucune perte de puissance significative. En d'autres termes, l'iPod et l'écran Led n'ont pas cessé de fonctionner. Les recherches vont maintenant se poursuivre afin d'améliorer les capacités de la batterie. Il faut également trouver des solutions pour éviter tout risque d’accident en cas de rupture du fil.

Selon Je Young Kim, cette nouvelle source d'énergie pourrait par exemple être placée autour du cordon des écouteurs pour alimenter des téléphones portables ou des lecteurs MP3. Il serait également possible de l'intégrer dans de nombreux objets de formes variées, pour le plus grand plaisir des designers, notamment à l'intérieur de bijoux ou de textiles. La mise sur le marché de ces batteries serait prévue d'ici 5 ans.

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