Des scientifiques américains ont développé un hydrogel qui rend les batteries au lithium extensibles. Cette substance est adaptée aux objets connectés portables.
De nombreux appareils électroniques sont équipés d’une batterie Li-ion, des ordinateurs portables aux montres intelligentes en passant par les voitures électriques. Les batteries au lithium possèdent de nombreuses qualités : elles peuvent être rechargées des milliers de fois avant de s’user. Des scientifiques américains ont développé une batterie particulière que l’on peut plier et étirer.
Des chercheurs de l’Université de Californie à Berkeley et de l’Institut de Technologie de Géorgie ont uni leurs efforts pour développer un nouvel électrolyte pour les batteries au lithium, basé sur un hydrogel à faible teneur en eau. Par rapport aux expériences similaires antérieures, l’électrolyte ne contient pas de fluor ni d’autres substances toxiques et combine une haute extensibilité avec des propriétés d’auto-réparation.
L’hydrogel contient un sel de lithium sans fluor et une structure polymère qui assure une conduction ionique stable. Grâce aux interactions moléculaires avec les molécules d’eau et les ions lithium, l’électrolyte reste fonctionnel dans des conditions normales d’humidité atmosphérique. La batterie fonctionne de manière stable pendant au moins un mois à température ambiante, sans perte de performance. Même sous contrainte mécanique telle que pliage, torsion et perforation, la batterie conserve sa capacité.
Plier, tordre et couper
Pour étayer cette dernière affirmation, les chercheurs ont soumis la batterie à diverses tortures. La batterie a été coupée avec un rasoir, percée avec une aiguille et même chauffée à 70 °C. Le système peut se réparer et fonctionner à nouveau. Le mécanisme repose sur des liaisons chimiques réversibles entre les groupes fonctionnels de l’hydrogel, y compris les interactions ioniques et les liaisons hydrogène.
Un prototype composé d’une batterie extensible et d’un circuit électronique a démontré que le système peut continuer à alimenter une LED, même après avoir été endommagé et réparé. L’électrolyte ne fuit pas et n’est pas inflammable, ce qui le rend plus sûr que les solutions traditionnelles utilisant des solvants organiques.
Selon les chercheurs, cette technologie est applicable dans l’électronique portable et les robots souples, où la flexibilité et la sécurité sont essentielles. Dans les applications futures, ils souhaitent augmenter davantage le niveau de densité énergétique en utilisant d’autres matériaux d’électrode ou en optimisant la conception.