Batteries lithium-ion imprimées en 3D | Monde de l'électronique imprimée

Les véhicules électriques et la plupart des appareils électroniques, tels que les téléphones cellulaires et les ordinateurs portables, sont alimentés par des batteries au lithium-ion. Jusqu'à présent, les fabricants devaient concevoir leurs appareils en fonction de la taille et de la forme des batteries disponibles dans le commerce. Mais les chercheurs ont mis au point une nouvelle méthode permettant d’imprimer en 3D des piles au lithium-ion sous pratiquement toutes les formes. Ils rapportent leurs résultats dans ACS Applied Energy Materials. Pour plus d'informations, reportez-vous au rapport IDTechEx sur les batteries à film flexible, imprimé et à couche mince 2019-2029.

La plupart des batteries lithium-ion disponibles sur le marché sont de forme cylindrique ou rectangulaire. Par conséquent, lorsqu'un fabricant conçoit un produit – tel qu'un téléphone portable – il doit attribuer à la batterie une taille et une forme déterminées, ce qui pourrait entraîner une perte de place et limiter les options de conception. Théoriquement, les technologies d'impression 3D permettent de fabriquer tout un périphérique, y compris la batterie et les composants structurels et électroniques, sous presque toutes les formes. Cependant, les polymères utilisés pour l'impression 3D, tels que le poly (acide lactique) (PLA), ne sont pas des conducteurs ioniques, ce qui constitue un obstacle majeur pour l'impression de batteries. Christopher Reyes, Benjamin Wiley et ses collègues souhaitaient mettre au point un procédé permettant d’imprimer des batteries lithium-ion complètes avec une imprimante 3D bon marché.

Les chercheurs ont augmenté la conductivité ionique du PLA en le perfusant avec une solution électrolytique. En outre, ils ont amélioré la conductivité électrique de la batterie en incorporant du graphène ou des nanotubes de carbone à parois multiples dans l'anode ou la cathode, respectivement. Pour démontrer le potentiel de la batterie, l’équipe 3D a imprimé un bracelet jonc à LED avec une batterie lithium-ion intégrée. La pile du bracelet pourrait alimenter une DEL verte pendant environ 60 secondes. Selon les chercheurs, la capacité de la batterie imprimée en 3D de première génération est environ deux fois inférieure à celle des batteries commerciales, ce qui est trop faible pour une utilisation pratique. Cependant, ils disent avoir plusieurs idées pour augmenter la capacité, par exemple remplacer les matériaux à base de PLA par des pâtes imprimables en 3D.