Les batteries à semi-conducteurs pourraient être plus denses en énergie, plus sûres et plus rapides que la technologie actuelle, mais trouver un moyen de les rendre commercialement viables est un défi. Une entreprise pense Impression 3D détient la réponse.
Ces dernières années, les batteries lithium-ion qui alimentent tout, des smartphones aux véhicules électriques, ont connu d'énormes améliorations en termes de sécurité et de densité énergétique. (une mesure de la quantité d'énergie qu'ils contiennent par livre). Mais les progrès ralentissent et il semble probable que nous devrons passer à de nouvelles conceptions de batteries si nous voulons bannir la voiture à essence des livres d'histoire.
Les batteries à semi-conducteurs, qui remplacent l'électrolyte liquide présent dans les cellules d'aujourd'hui par un électrolyte solide, sont parmi les candidats les plus prometteurs à court terme. Ils rendraient non seulement les batteries plus sûres en éliminant l'électrolyte liquide inflammable, mais pourraient également augmenter la densité d'énergie et permettre une charge plus rapide.
Un certain nombre de startups ont développé des prototypes prometteurs, mais travaillent à fabriquer ces types de batteries à scla bière est un défi majeur. Califostartup basée sur rnia Sakuu pense que la réponse est d'utiliser l'impression 3D, ce qui leur permettrait d'utiliser l'espace beaucoup plus efficacement et donc de produire des batteries d'une capacité bien supérieure à celle de leurs concurrents.
Les batteries sont composées de trois composants clés : une électrode positive appelée anode, une électrode négative appelée cathode et un électrolyte qui permet aux ions de se déplacer entre les deux. Dans les batteries lithium-ion les plus avancées d'aujourd'hui, les électrodes sont fabriquées à l'aide d'un processus de production connu sous le nom de fabrication « roll-to-roll ».
Les matériaux utilisés pour fabriquer chacune des électrodes sont mélangés dans une bouillie, puis enduits sur un long rouleau de feuille de métal avant d'être séchés. Ces longs rouleaux sont ensuite découpés en sections plus petites et empilés les uns sur les autres avec un séparateur entre chaque électrode. Ces empilements sont placés dans une enceinte qui est ensuite remplie d'électrolyte liquide.
Encore plus récent batterie à semi-conducteurs les entreprises proposent d'utiliser le même processus de production, mais Sakuú adopte une approche complètement différente. Elle a créé une imprimante multi-matériaux de 10 mètres de long qui peut travailler à la fois la céramique et les métaux. La machine dépose d'abord des motifs de matière en poudre avant de déposer un jet de liant polymère qui colle la particules ensemble. Il dépose ensuites métal conducteur sur le dessus. Ces couches sont empilées les unes sur les autres autre pour produire des cellules.
La compagnie dit The Verge que l'approche lui permet d'empiler plus de couches dans un espace donné que les approches conventionnelles. Sur son site, Sakuú prétend que c'est parce que son processus de fabrication permet des couches structurelles plus minces et une nouvelle structure empilée. Cela signifie qu'il peut soit fournir une capacité 100 % supérieure à celle des cellules lithium-ion actuelles, soit rendre les batteries 50 % plus petites et 40 % plus légères.
Un autre avantage intéressant de l'utilisation de l'impression 3D est qu'il devrait être possible de construire des batteries de toutes sortes de formes différentes, ce qui est difficile avec la fabrication traditionnelle roll-to-roll. Cela pourrait permettre d'intégrer des batteries dans la structure des produits plutôt que d'avoir à leur consacrer de l'espace.
C'est quelque choseest devenu un axe majeur pour le l'industrie des véhicules électriques, alors que les entreprises tentent d'augmenter la capacité de la batterie de leurs véhicules sans ajouter de poids supplémentaire. Le fabricant chinois de batteries Contemporary Amperex Technology et le véhicule électrique Leapmotor travaillent sur des moyens d'intégrer des batteries dans le châssis des voitures, tandis que Tesla affirme avoir mis au point une nouvelle colle qui rendra ses batteries porteuses, leur permettant d'être utilisées comme pièces structurelles.
La possibilité d'imprimer en 3D des batteries dans une variété de formes pourrait accélérer cette tendance, mais il faudra probablement un certain temps avant que les batteries de Sakuú ne prennent la route. Alors qu'il dit The Verge que chacune de ses imprimantes sera éventuellement capable de produire environ 40 mégawattheures de stockage d'énergie - l'équivalent de 500 batteries de voiture électrique - jusqu'à présent, elle n'a qu'un prototype de sa machine, et elle n'a pas encore été utilisée pour fabriquer des batteries .
Cependant, s'ils peuvent faire fonctionner leurs imprimantes, cela pourrait donner un coup de fouet aux efforts visant à augmenter l'autonomie et la fiabilité des véhicules électriques et les pousser plus loin dans le courant dominant.
Crédit image: Sakuu
