Des électrolytes imprimés en 3D pour mieux stocker l’énergie

En Australie, une équipe de chercheurs de l’UNSW à Sydney affirme avoir réussi à imprimer en 3D un électrolyte polymère à l’état solide, dans n’importe quelle forme à partir d’une imprimante 3D de bureau. Cela permettrait notamment de stocker l’énergie dans des petits appareils électroniques ou médicaux, ou encore pour des applications aérospatiales. L’électrolyte obtenu aurait une très bonne conductivité et une grande solidité. 

Rappelons tout d’abord qu’un électrolyte est une substance, liquide ou solide, qui est capable de transporter une charge électrique, qu’elle soit positive ou négative. Cela est dû au déplacement des ions. Par exemple, un électrolyte polymère – comme utilisé dans cette étude – représente une matrice de polymères organiques dans laquelle on observe des ions en mouvement. Ils sont très utilisés dans les batteries lithium, notamment pour améliorer leur densité et leur sécurité. En arrivant à les imprimer en 3D, les chercheurs de l’UNSW parviendraient donc à imaginer toutes sortes de formes pour des applications encore plus complexes. 

Et c’est visiblement une première mondiale. Kenny Lee, l’un des chercheurs de l’équipe, explique : “Personne n’a encore imprimé en 3D des électrolytes polymères solides. Traditionnellement, ils étaient fabriqués à l’aide d’un moule, mais les procédés précédents n’offraient pas la possibilité de contrôler la résistance du matériau, ni de lui donner des formes complexes. Avec les électrolytes à l’état solide existants, lorsque vous augmentez la résistance mécanique du matériau, vous sacrifiez une grande partie de la conductivité. Si vous voulez une conductivité plus élevée, le matériau est beaucoup moins robuste. Ce que nous avons réalisé, c’est une combinaison simultanée des deux, qui peut être imprimée en 3D dans des géométries sophistiquées.” 

Peu de détails ont été révélés quant à la machine utilisée mais il semblerait que ce soit une imprimante 3D résine de bureau. Les chercheurs précisent que c’est une matrice polymère réticulée et rigide qui intègre des canaux conducteurs d’ions à l’échelle nanométrique. Afin de tester la résistance et les capacités de ce nouveau développement, l’équipe a imprimé en 3D une carte de l’Australie qui a ensuite été testée en tant que dispositif pour stocker de l’énergie. A en croire le Dr. Corrigan, autre chercheur de l’équipe, les résultats sont excellents :

L’un des autres avantages de cet électrolyte polymère solide pour les dispositifs de stockage d’énergie est le fait qu’il augmente la stabilité du cycle, c’est-à-dire le nombre de cycles de charge et de décharge jusqu’à ce que sa capacité soit réduite à un certain niveau. Dans notre article, nous montrons que ce matériau est très stable et qu’il peut se charger et se décharger pendant des milliers de cycles. Après 3 000 cycles, il n’y a eu qu’une baisse de 10 % environ.

A terme, l’objectif est d’imprimer des électrolytes avec une densité de stockage beaucoup plus élevée pour élargir le champs des possibles et les applications associées. En attendant, vous pouvez en savoir plus ICI.

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*Crédits photo de couverture : Dr. Corrigan