Un tissu extensible

Jul 05, 2023

Andrew Corselli

L’avenir de la technologie portable s’est éclairé grâce à une équipe de chercheurs de l’Université de Houston qui a conçu, développé et livré un prototype réussi de batterie Li-ion à base de tissu entièrement extensible.

L'idée de cette batterie Li-ion est venue du professeur Haleh Ardebili, qui a déclaré : « En tant que grand fan de science-fiction, je pourrais imaginer un « avenir de science-fiction » où nos vêtements seraient intelligents, interactifs et alimentés. Il semblait naturel de créer et d'intégrer des batteries extensibles à des appareils et des vêtements extensibles. Imaginez plier, plier ou étirer votre ordinateur portable ou votre téléphone dans votre poche. Ou utiliser des capteurs interactifs intégrés dans nos vêtements pour surveiller notre santé.

L’un des principaux obstacles au développement de la prochaine génération de technologies portables intégrées dans les tissus réside dans le fait que les batteries conventionnelles sont généralement rigides, ce qui entraîne une fonctionnalité limitée (et qu’elles utilisent un électrolyte liquide), ce qui soulève des problèmes de sécurité. Les électrolytes liquides organiques traditionnels sont inflammables et peuvent provoquer des explosions.

La clé de cette avancée réside dans l’utilisation d’un tissu conducteur en argent comme plate-forme et collecteur de courant.

« Le tissu argenté tissé était idéal pour cela car il se déforme ou s’étire mécaniquement tout en fournissant les voies de conduction électrique nécessaires au bon fonctionnement de l’électrode de la batterie. L’électrode de la batterie doit permettre le mouvement des électrons et des ions », a déclaré l’auteur correspondant Ardebili.

«Je souhaitais comprendre la science fondamentale et les mécanismes liés à l'étirement d'une cellule électrochimique et de ses composants», a-t-elle déclaré. « Il s’agissait d’un domaine inexploré en science et en ingénierie et d’un formidable domaine d’investigation. »

"Bien que nous ayons créé un prototype, nous travaillons toujours à l'optimisation de la conception, des matériaux et de la fabrication de la batterie", a déclaré Ardebili.

Ardebili est optimiste quant au fait que le prototype d'une batterie extensible à base de tissu ouvrira la voie à de nombreux types d'applications telles que les combinaisons spatiales intelligentes, l'électronique grand public intégrée dans les vêtements qui surveillent la santé des personnes et les appareils qui interagissent avec les humains à différents niveaux. Il existe de nombreuses conceptions et applications possibles pour des batteries sûres, légères, flexibles et extensibles, mais il reste encore du travail à faire avant qu'elles soient disponibles sur le marché.

"La viabilité commerciale est avant tout une question de coût et d'échelle", a déclaré Ardebili à Tech Briefs dans une interview exclusive, dont l'intégralité peut être lue ci-dessous. « Il existe en effet un besoin évident pour de telles batteries dans les futurs appareils électroniques extensibles. À mesure que ces produits seront commercialisés, je pense que cette batterie le sera également. Je m’attends à un calendrier d’environ une décennie.

Que les batteries extensibles finissent par alimenter des combinaisons spatiales, des vêtements d'entraînement ou toute autre application innovante, Ardebili souhaite qu'elles soient fiables et sûres. "Mon objectif est de m'assurer que les batteries sont aussi sûres que possible", a-t-elle déclaré.

Voici l'interview Tech Briefs - éditée pour plus de longueur et de clarté - avec Ardebili.

Fiches techniques: Je suis sûr qu'il y en avait trop pour les compter, mais quel a été le plus grand défi technique auquel vous avez été confronté lors du développement de ce prototype ?

Combustible : Oui, il y a eu de nombreux défis. Ce projet en particulier a mis plus de cinq ans pour arriver à cet état actuel. L’un des principaux obstacles était l’intégration du tissu avec la fonctionnalité de la batterie.

Fiches techniques: Pouvez-vous expliquer en termes simples comment cela fonctionne ?

Combustible : Dans cette batterie, le matériau actif électrochimique qui fournit la charge par liaison et décollage du lithium (intercalation), est enduit et déposé sur un tissu extensible en argent. Alors que les ions lithium font la navette à l'intérieur de la batterie entre les électrodes négatives et positives, la batterie est également capable de s'étirer simultanément en raison de l'extensibilité du tissu et de l'électrolyte polymère.

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