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Batteries compressibles imprimées en 3D

Concept de conception de batterie imprimée en 3D compressible [Source: ACS Nano]

Une équipe de chercheurs à Singapour et en Chine a développé un procédé unique pour produire des batteries compressibles en utilisant l’impression 3D.

Nous connaissons tous les batteries, car elles semblent être présentes dans tous les appareils intelligents à portée de main, mais certains connaissent les dangers de les plier. Les batteries lithium-ion en particulier ont l’habitude de fumer, voire d’exploser dans un pilier de flammes, si leur structure physique est perturbée. Essayez simplement de percer un clou dans l’une de ces piles. Après réflexion, ne faites pas ça du tout!

Le problème est que ces batteries ne peuvent pas être tordues, compressées ou fléchies de manière significative. Cependant, tout cela pourrait changer avec de nouvelles recherches qui montrent un moyen de fabriquer des batteries avec ces caractéristiques.

Les chercheurs ont pu produire les batteries en imprimant en 3D des couches de microstructures soigneusement conçues et traitées conçues pour absorber copieusement les ions. Ceux-ci ont été assemblés en piles jusqu’à 8 mm de hauteur et entourés de couches d’argent et de matériaux PET.

L’avantage de l’impression 3D ici est que la technologie permet aux chercheurs «d’écrire» des conceptions structurelles très spécifiques dans l’impression qui permettent de compléter l’objet global.

Batteries compressibles imprimées en 3D
Processus de fabrication de batterie imprimée en 3D compressible [Source: ACS Nano]

La technologie des batteries n’était en fait pas du type lithium-ion commun, mais les chercheurs ont plutôt choisi d’utiliser Ni-Fe, ce qui offre des avantages de coût. Cependant, ce combo présente également certains défis, mais ils ont été surmontés en tirant parti de la possibilité d’imprimer en 3D des conceptions d’électrodes spécifiques.

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Après avoir construit des batteries expérimentales, les chercheurs les ont soumises à un certain nombre de tests, y compris la capacité de puissance, la rechargeabilité et plus encore. La quantité de force de compression qui pouvait être supportée par la batterie et sa performance étaient particulièrement intéressantes.

Ils ont constaté qu’ils étaient capables de compresser la batterie expérimentale jusqu’à 60%, ce qui est assez significatif – essayez cela avec une batterie lithium-ion parfois. En fait, non.

Ils expliquent certains des tests de charge:

«Par rapport à la capacité initiale, la rétention de capacité peut rester supérieure à 84,5% après avoir souffert de différentes souches en 2000 [recharge] cycles. Lorsque l’appareil retrouve son état d’origine, les capacités peuvent revenir à 92,5% avec une rétention de capacité de 89,1% après 500 cycles, ce qui implique à nouveau que les appareils QSS-NFB imprimés en 3D peuvent efficacement amortir et atténuer la compression mécanique / les rejets.

Ils ont constaté que la puissance de sortie et la capacité de recharge variaient quelque peu pendant les séquences de compression, mais pas de manière significative. Il semblerait donc qu’ils aient développé une méthode pour fabriquer des batteries compressibles – et flexibles.

Avec cette technologie commercialisée, il serait plus possible de développer des appareils portables soumis à des contraintes mécaniques. En théorie, cela pourrait également rendre tous les appareils plus sûrs en n’explosant pas lors d’un événement de compression.

Mais à ce stade, il ne s’agit que de recherche, et il faudrait encore bien d’autres étapes avant que cela ne soit commercialisé.

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Via ACS Nano

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