La plus petite batterie du monde développée par des chercheurs

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Au fil du temps, la technologie a pris une place de plus en plus importante dans nos habitudes, tout en devenant chaque fois plus performante en utilisant un minimum de place. Cette performance au format réduit représente à la fois un réel avantage pour les utilisateurs ainsi qu’un véritable défi pour les constructeurs qui doivent réussir à intégrer l’ensemble des composants des appareils électroniques. Aujourd’hui, les chercheurs de l’Université allemande des Technologie de Chemnitz, s’attaque au composant essentiel, la batterie. Leur objectif est clair : la rendre minuscule et capable d’alimenter un ordinateur.

Une micro-batterie puissante

Dans le cadre d’une collaboration avec l’institut Changchun de Chimie appliquée en Chine, des scientifiques de l’Université des Technologie de Chemnitz ont réussi à mettre au point une batterie présentée comme « la plus petite du monde ».

Dans leur étude, parue dans Advanced Energy Materials, les chercheurs expliquent que la batterie est à peine plus grosse qu’un grain de poussière avec moins d’un millimètre de long et serait capable d’alimenter un ordinateur. La batterie présente une densité d’énergie de 100 microwattheures (μWh) par centimètre carré, dispose d’une autonomie de 10 heures et est capable de réaliser une intégration monolithique avec d’autres circuits électriques sur la puce.

Les premiers résultats de l’étude ont montré « des performances de stockage d’énergie encourageantes à l’échelle inférieure au millimètre carré », déclare Dr. Minshen Zhu, membre du projet. Une performance qui, selon les chercheurs, pourrait être encore améliorée dans les années à venir grâce à son potentiel d’optimisation.

Une batterie qui trouverait sa place dans le secteur de la médecine en intégrant des capteurs bio compatibles implantés directement dans le corps humain. Elle permettrait de réaliser un meilleur suivi de l’état de santé des patients. L’équipe indique qu’elle pourrait également être utilisée comme batterie de secours en cas d’interruption de la collecte d’énergie.

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Une architecture inspirée d’une pâtisserie

Pour parvenir à fabriquer cette micro-batterie et intégrable sur une puce, les chercheurs se sont inspirés de la conception du « Swiss-roll » ou « micro-origami », un petit gâteau présenté dans un design roulé avec différentes couches de gâteau et de crème. Ainsi, les chercheurs ont réussi à superposer des collecteurs de courant et des bandes d’électrodes en matériaux polymères, métalliques et diélectriques sur une fine plaque de surface gaufrée en silicium préalablement tendue.

Lorsque l’on décolle ces couches individuelles, la tension est alors relâchée et les matériaux se replient et s’enroulent les uns autour des autres, formant ainsi une « micro-batterie cylindrique auto-enroulée ».

Un procédé déjà utilisé par Tesla, l’un des rares constructeurs automobiles à utiliser cette solution pour obtenir des batteries basées sur des cellules cylindriques. Mais la difficulté ici réside dans la réduction du dispositif.

Grâce à cette conception, la batterie peut s’intégrer dans des espaces toujours plus petits et reste compatible avec les technologies de fabrication de puces établies, tout en fournissant une puissance suffisante.

Bien que la batterie soit encore qu’à l’état de prototype et nécessitera de nombreuses recherches avant une potentielle application aboutie, elle pourrait ouvrir la voie à de nouvelles innovations et faire bondir la capacité des batteries futures.