Les batteries imprimées offrent finesse et flexibilité, ce qui permet de nouvelles applications, mais leur production est trompeusement complexe. Gunter Hübner, de l'Université des médias de Stuttgart, a donné un aperçu de la situation lors de la conférence e-Swiss la semaine dernière.
La première diapositive montre une excellente analyse comparative des différentes chimies de batteries pour les batteries imprimées. Le système zinc/dioxyde de manganèse est l'option la plus populaire.
Comme le montre la deuxième diapositive, nous constatons que ces batteries peuvent être fabriquées selon deux architectures : coplanaire et empilée. La première est plus simple à imprimer et plus flexible, mais offre des performances inférieures.
La diapositive 3 présente une vue plus détaillée des couches d'une batterie imprimée empilée. Comme on le voit ici, même ce dispositif soi-disant "simple" implique de nombreuses étapes d'impression ! L'argent n'étant pas inerte électrochimiquement, une couche de noir de carbone est également imprimée.
Les particules de l'anode et de la cathode sont typiquement de l'ordre de 10-50um et ne peuvent donc être que sérigraphiées. Notez que la cathode est généralement 1,5 fois plus épaisse que l'anode. Les couches imprimées de la batterie ont généralement une épaisseur de 150 um et les batteries atteignent quelque chose de l'ordre de 2 à 6 mAh par cm2. De plus, pour les imprimer, une forte adhésion des électrodes aux porteurs de courant est essentielle.
Tout ceci montre à quel point il est compliqué d'imprimer même une simple batterie zinc/manganèse - cela implique un savoir-faire et un apprentissage importants, qui ne peuvent être réalisés du jour au lendemain !
La dernière diapositive montre une approche élégante et astucieuse de l'impression du système. Ici, les matériaux sont imprimés sur une feuille plane, puis pliés pour créer la pile complète.
Cette technologie est maintenant commercialisée par VARTA AG . Elle fait également l'objet de commandes commerciales dans des applications telles que le suivi des articles dans l'industrie chimique.
Pour en savoir plus sur les batteries imprimées, rejoignez-nous les 12 et 13 octobre 2022 à Eindhoven, aux Pays-Bas, au salon TechBlick, où la communauté de l'électronique imprimée se connecte.
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