Un groupe de scientifiques de Saint-Pétersbourg a proposé une nouvelle méthode de fabrication d'électrodes pour les batteries lithium-ion qui alimentent les ordinateurs portables, smartphones et tablettes. Les chercheurs ont montré que ces éléments peuvent être imprimés avec une imprimante à jet d'encre, ce qui réduira l'épaisseur des électrodes de 10 à 20 fois et ouvrira de nouvelles possibilités aux fabricants d'électronique compacte. Leur article a été publié dans la revue Technologie de l'énergie .

Les chercheurs recherchent des capacités plus élevées pour les batteries lithium-ion tout en les rendant plus légères et plus compactes. La taille et la capacité de la batterie déterminent le poids d'un ordinateur portable, combien de temps un smartphone peut fonctionner entre les cycles de recharge, et la distance qu'une voiture électrique peut parcourir. Les méthodes de fabrication standard des batteries lithium-ion ne permettent pas une augmentation significative de leur poids ou de leur taille sans une perte correspondante de leur capacité de batterie. Ainsi, un changement dans la production des composants de la batterie est nécessaire.

Les scientifiques de l'Université ITMO, L'Université polytechnique Pierre le Grand de Saint-Pétersbourg et l'Institut Ioffe ont proposé une technologie grâce à laquelle l'épaisseur du niveau de matériau de la cathode pourrait être réduite de 10, voire 20 fois. Cela permettra de réduire la taille et le poids de l'ensemble de la batterie, comme une batterie de tablette ou d'ordinateur portable standard peut avoir des centaines de ces couches.

"Nous avons développé l'encre pour l'impression à jet d'encre du matériau de la cathode, " dit Denis Koltchanov, un doctorat étudiant au Laboratoire SCAMT de l'ITMO, qui a co-écrit l'article. « Nous avons réussi à appliquer une couche d'environ 5 micromètres d'épaisseur sur le collecteur de courant. Les échantillons industriels existants utilisent des matériaux cathodiques d'une épaisseur de 100 micromètres. Les échantillons de laboratoire créés sur la base d'autres technologies donnent une épaisseur de 50 micromètres. , nous avons pu réduire l'épaisseur de 10 à 20 fois. Il n'est pas possible de faire une couche plus petite avec cette technologie, car un court-circuit se produira."

Les chercheurs ont récemment confirmé l'opérabilité du matériau de cathode imprimé afin de prouver que la technologie peut être utilisée pour créer une batterie de travail plus petite avec des propriétés similaires.

En théorie, ce développement peut avoir un autre effet utile. L'impression de collecteurs de courant ultra-fins avec un matériau cathodique permettrait aux scientifiques de créer une batterie flexible qui ne se déforme pas lorsqu'elle est pliée. C'est important, car aujourd'hui, les entreprises de haute technologie sont confrontées à un défi difficile :d'une part, les utilisateurs veulent que leurs gadgets soient légers et compacts; de l'autre, les gens aiment regarder des photos et des vidéos sur un écran aussi grand que possible. Mis à part cela, il existe une demande croissante de dispositifs de transformation pouvant être utilisés à la fois comme tablettes et ordinateurs portables. Les gadgets pliables et extensibles sont conçus pour résoudre ces problèmes. De tels dispositifs ont été présentés lors du salon CES 2020 qui a eu lieu au tout début de 2020.

Afin de développer un tel appareil, les ingénieurs doivent penser non seulement à son écran et à son boîtier, mais aussi le placement d'une batterie lithium-ion standard. Idéalement, la batterie de la tablette du transformateur doit se plier avec le boîtier.

"En théorie, notre développement peut être utilisé pour créer de tels dispositifs, " explique Denis Kolchanov. " Il existe une énorme possibilité que les électrodes fines soient plus flexibles puisqu'elles ne se déforment pas lorsqu'elles sont pliées. Cela nous permettra de les utiliser dans des appareils de transformation."