Chercheurs de Carnegie Mellon et de l’Université des sciences et technologies du Missouri a développé une méthode d’impression 3D de composants de batterie pour augmenter considérablement la capacité.
L’amélioration de la technologie des batteries suscite un grand intérêt ces dernières années, en raison du passage actuel du pétrole à l’énergie électrique, en particulier dans la conception des véhicules. De nombreux chercheurs étudient un certain nombre de pistes d’amélioration, dont certaines impliquent de peaufiner les types de matériaux impliqués dans la construction des batteries.
Mais une autre piste d’investigation concerne les électrodes. Afin d'augmenter la capacité des réactions électrochimiques, il est souhaitable de disposer d'électrodes de surface importante. La surface supplémentaire permet à l’électrolyte d’être davantage exposé au processus chimique.
Dans le passé, les chercheurs et les ingénieurs ont utilisé diverses techniques pour augmenter la surface, telles que l'usinage, la gravure chimique, le moussage ou d'autres approches. Mais ces travaux de recherche impliquent l’impression d’électrodes en 3D.
Les chercheurs ont conçu ici une structure tridimensionnelle pour l’électrode qui présente une surface importante, et sa géométrie complexe pourrait être familière aux personnes impliquées dans l’impression et la conception 3D. Oui, c'est une structure en treillis.
Nous voyons ici l’une des structures octoédriques sélectionnées par les chercheurs pour leur test de batterie.
La technologie d’impression 3D utilisée par les chercheurs était en fait une imprimante 3D Optomec, capable d’imprimer en 3D de très petites structures. Les nanoparticules conductrices mélangées dans le matériau liquide utilisé par l'appareil Optomec. Une fois le liquide solidifié, les nanoparticules étaient prêtes à l’action.
La conversion en une véritable batterie a été réalisée en produisant un jeu d’électrodes suffisamment grand et en les intégrant dans un boîtier de batterie CR2032 standard. Les tests de la batterie ont ensuite été effectués de différentes manières.
Les chercheurs ont produit des électrodes de taille identique, sous forme de blocs, comme contrôle de leur expérience. Celles-ci seraient similaires à ce que l’on trouve dans les batteries classiques.
Les résultats ont montré que les batteries contenant le
Il s’agit d’une augmentation très significative. Imaginez, par exemple, que l'autonomie d'un véhicule électrique passe soudainement de 400 km à un chiffre incroyable de 1600 XNUMX km. Ou, ce qui est plus probable, les constructeurs automobiles décideraient de réduire le nombre de batteries – et de perdre beaucoup de poids – et d’offrir une autonomie plus raisonnable, mais avec beaucoup moins de batteries. En d’autres termes, ils pourraient rendre le véhicule beaucoup plus efficace.
Un développement plus intéressant concernerait les avions, qui dépendent entièrement du poids. L’une des principales raisons pour lesquelles nous n’avons pas vu d’avions propulsés électriquement est que la densité énergétique actuelle de la technologie des batteries est tout simplement trop faible pour décoller ; les batteries sont trop lourdes pour l'énergie qu'elles fournissent.
Mais si les batteries avaient une capacité quatre fois supérieure, il pourrait alors devenir techniquement et économiquement réalisable de développer et de proposer des avions à propulsion électrique.
Mais n'allons pas trop vite, car la méthode de fabrication de ces batteries telle que décrite par les chercheurs est évidemment très lente et incompatible avec les pratiques de fabrication de masse. Je ne peux pas imaginer à quel point les batteries pourraient coûter cher si elles étaient littéralement produites par des fermes de centaines d’imprimantes 3D Optomec. Ça ne va pas arriver.
Cependant, quelqu’un pourrait concevoir un nouveau type d’imprimante 3D spécialement conçue pour produire ce type de structure 3D, ce qui pourrait constituer une opportunité de faisabilité économique.
