Une batterie pliable et souple pour les vêtements connectés

Pour le moment, la forme et le côté pratique des premiers smartphones pliables et des vêtements connectés sont impactés par une contrainte : celle des batteries. Le design est conditionné par la rigiditérigidité de celles-ci. Pour régler cette entrave, la société Jenax en Corée du Sud a mis au point la J.Flex, une batterie lithium-ion ultramince, flexible et rechargeable. Cela permet de l'introduire dans des configurations qui étaient impossibles auparavant. La J.Flex a montré ses capacités lors du CES 2020 à Las VegasVegas. On a ainsi pu la voir intégrée à un casque de football américain connecté, un patch pour vêtement connecté, ou des batteries pour recharger les portables ayant la forme de ceintures.

Rendre les batteries flexibles, c'est compliqué et il faut modifier l'ensemble des composants (cathodecathode, anodeanode, l'électrolyte et le séparateur). Jenax conserve jalousement son savoir-faire et se contente d'expliquer que sa J.Flex repose sur une combinaison de matériaux, d'électrolyte polymèrepolymère, d'oxyde de lithiumlithium et de cobaltcobalt.

Des batteries souples et ignifugées

L'épaisseur de la batterie peut être abaissée à 0,5 millimètre pour une taille qui sera étendue selon la capacité voulue. La batterie dispose d'une tension située entre 3 et 4,25 voltsvolts. Selon la taille, la capacité de la batterie varie de 10 milliampères-heures à 5 ampèresampères-heures. Pour J.Flex, comme pour tous les fabricants de batteries souples, la principale difficulté reste de concevoir des batteries qui ne craignent pas l'explosion lors des torsionstorsions. Pour éviter que l'électrolyte vienne engendrer la surchauffe et l'explosion de la batterie, Jenax a développé un électrolyte sous forme de gelgel semi-solidesolide. Jenax est certain d'avoir un coup d'avance sur ses batteries flexibles, par rapport aux autres sociétés qui cherchent à développer leurs propres modèles, comme c'est le cas de Panasonic, SamsungSamsung et STMicroelectronics.

Une batterie lithium-ion flexible... comme une colonne vertébrale

C'est en faisant sa gymnastique dans une salle de sport que Yuan Yang, professeur de science des matériaux et d'ingénierie à l'université de ColumbiaColumbia (États-Unis), a eu l'idée de s'inspirer de la colonne vertébrale humaine pour créer une batterie lithium-ion flexible.

Le chercheurs et son équipe viennent de présenter un prototype qui présente une grande flexibilité tout en offrant une densité d'énergieénergie élevée et une tension stable, quelle que soit la façon dont elle est tordue. Ces travaux ont fait l'objet d'une publication dans la revue Avanced Materials. Cette batterie lithium-ion flexible se présente comme un cordon où les électrodesélectrodes forment des segments rigides (l'équivalent des vertèbres) et s'enroulent autour d'une partie fine et souple (la moelle épinièremoelle épinière), dont la composition est gardée secrète. 

La batterie conserve 94 % de sa capacité après 100 cycles de charge

Comme on peut le voir dans cette vidéo, cette configuration confère effectivement une grande flexibilité à cette batterie. Les chercheurs l'ont testée sur une machine lui imposant des torsions et flexionsflexions continuent durant son cycle de décharge et constaté que la courbe de tension ne variait pas. Les électrodes sont de fines lamelles superposées de cuivrecuivre : anode en graphitegraphite, matériaux séparateurs, cathode de dioxyde de cobalt et de lithium (LiCoO₂), collecteurs en aluminiumaluminium et film en polyéthylènepolyéthylène.

Au terme d'une centaine de cycles charge-décharge, la batterie conservait 94 % de sa capacité. En outre, les chercheurs disent avoir démonté les électrodes et constaté qu'elles ne présentaient aucun dommage. Cette batterie flexible n'est pas la première du genre, mais ses performances ouvrent des perspectives prometteuses pour le développement des smartphones et autres téléviseurs à écran souple, sans oublier bien sûr les vêtements connectés et des capteurscapteurs corporels. Mais du laboratoire au produit fini, il y a un chemin très long à parcourir...