Journal des nanomatériaux et de la nanotechnologie moléculaire

L’électronique du futur pourrait être alimentée par une minuscule batterie imprimée en 3D.

Adina Bernice

Les appareils mobiles dépendent du stockage d’énergie et il existe un besoin constant de batteries plus petites mais plus puissantes. Au fil des ans, de nombreux travaux ont été consacrés à la recherche de nouveaux matériaux d’électrodes, d’électrolytes, de topologies de cellules et de méthodes de fabrication afin d’améliorer les performances électrochimiques des batteries tout en réduisant les coûts de fabrication. Simultanément, l’impression 3D transforme notre société et la technologie s’améliore rapidement. Elle devient rapidement la base des systèmes énergétiques futuristes imprimés en 3D de nouvelle génération, dans lesquels les batteries et les supercondensateurs peuvent être imprimés dans presque n’importe quelle forme. Les fabricants ont dû concevoir leurs produits en fonction de la taille et de la forme des batteries disponibles dans le commerce, qui occupent actuellement la majorité de l’espace dans les appareils électroniques modernes. La majorité d’entre elles sont de forme cylindrique ou rectangulaire et sont conçues pour les piles bouton et les piles à sac. Par conséquent, lorsqu’un producteur conçoit un produit, la batterie doit avoir une taille et une forme spécifiques, ce qui gaspille de l’espace et limite les alternatives de conception. Cela pose de plus en plus un défi de conception pour les futures générations d’électronique flexible. L'impression 3D par lithographie, l'impression 3D par électrodéposition assistée par gabarit, l'impression à jet d'encre, l'écriture à l'encre directe, la modélisation par dépôt de fil fondu et l'impression par jet d'aérosol, entre autres, sont autant d'exemples de batteries imprimées en 3D utilisant diverses techniques d'impression. Les auteurs abordent également les principes de fonctionnement, le processus d'impression, les avantages et les inconvénients de chaque technologie d'impression 3D, ainsi que les matériaux d'impression pour les électrodes et les électrolytes des batteries imprimées. L'impression 3D est une technologie de production avancée qui utilise le dépôt contrôlé numériquement de matériaux à changement de phase et réactifs, ainsi que d'encres à base de solvant, pour produire des structures 3D complexes. Ce type de fabrication commence généralement par la création d'un modèle virtuel 3D qui est ensuite découpé en plusieurs sections transversales horizontales 2D à l'aide d'un logiciel spécifique. Un objet 3D cohérent peut être produit en imprimant successivement de nouvelles couches 2D sur les niveaux précédents.