Les batteries en fibre sont des batteries millimétriques basées sur des fibres qui peuvent être tissées dans des vêtements ou utilisées pour créer des appareils électroniques portables très flexibles. Ces dernières années, de nombreuses équipes de recherche dans le monde entier ont essayé de fabriquer ces batteries, en utilisant une série de techniques et d'approches différentes.
La plupart des techniques existantes pour créer des batteries en fibre impliquent des processus de revêtement couche par couche qui ont été adaptés de la fabrication de batteries planaires, une technologie de batterie plate et mince. Malgré leurs avantages, ces procédés permettent généralement de créer un nombre limité de batteries à la fois et ne sont donc pas adaptés à une production à grande échelle.
Des chercheurs de l'université Fudan, en Chine, ont récemment présenté une autre méthode de fabrication de batteries en fibre qui pourrait être plus facile à mettre en œuvre à l'échelle industrielle. Cette méthode, présentée dans un article publié dans Nature Nanotechnology, est basée sur une technique générale d'extrusion de solution qui peut produire des lots de plusieurs batteries en fibre en une seule étape.
La méthode de production proposée par les chercheurs s'appuie sur une structure de filière, un capuchon ou une plaque percée de plusieurs petits trous qui est souvent utilisé pour produire des fibres. Cette structure, qui possède trois canaux d'extrusion principaux, peut être utilisée pour créer des batteries de fibres composées d'une cathode et d'une anode parallèles, encapsulées par un électrolyte, avec des taux de production remarquables de 250 m h-1.
"Notre filière industrielle à trois canaux extrude et combine simultanément les électrodes et les électrolytes des batteries en fibre à des taux de production élevés", expliquent Meng Liao et ses collègues dans leur article. "L'écoulement laminaire entre les composants fonctionnels garantit leurs interfaces transparentes pendant l'extrusion."
Par rapport aux méthodes existantes de production de batteries en fibre, l'approche des chercheurs permet d'obtenir une quantité remarquable de 1 500 km de batteries en fibre continue pour chaque unité de filière utilisée. Cela représente plus de trois fois plus de batteries que celles produites par les techniques les plus performantes développées jusqu'à présent.
Dans leur article, Liao et ses collègues ont démontré le fort potentiel de leur méthode en l'utilisant pour créer environ 10 m2 de textiles tissés à base de batteries de fibres. Ces textiles ont été spécifiquement conçus pour être utilisés dans la création de tentes intelligentes et réactives et la batterie en fibre utilisée pour les alimenter avait une densité énergétique de 550mWhm-2.
La tente intelligente qu'ils ont conçue présente plusieurs caractéristiques intéressantes et avancées. Par exemple, elle peut récolter l'énergie du soleil, la stocker et l'utiliser pour contrôler un écran et d'autres technologies à l'intérieur. À l'avenir, la méthode de production de batteries introduite par les chercheurs pourrait être utilisée pour créer des tentes similaires ou d'autres appareils électroniques à base de textile à grande échelle, ce qui pourrait faciliter leur utilisation à grande échelle.
"Notre méthode est simple, et la batterie textile flexible obtenue est stable, durable et sûre", ont écrit Liao et ses collègues dans leur article. "Nous pensons qu'elle favorisera la production à grande échelle et les applications pratiques des batteries en fibre pour l'électronique de prochaine génération."
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