Une batterie imprimable ultra-fine et légère

Du réveil matin à la télécommande, les batteries sont utilisées quotidiennement de façon fiable. Cependant, celles-ci présentent deux inconvénients : elles sont encombrantes et lourdes.

Pour palier à ces défauts, les scientifiques de l’Institut Fraunhofer des nanosystèmes électroniques (ENAS) à Chemnitz ont développé, en collaboration avec des chercheurs de l’Université technique de Chemnitz (TUD) et de la société Menippos, une batterie d’une épaisseur de moins d’un millimètre et d’un poids de moins d’un gramme.

Le procédé de fabrication de la nouvelle batterie est encore plus remarquable que sa taille. Les batteries sont pour ainsi dire imprimées grâce à une technique de sérigraphie [1]. Une raclette d’impression possédant un côté en plastique souple permet d’appliquer la pâte d’impression sur le substrat au travers d’un réseau de mailles ouvertes. Un cache recouvre les emplacements qui ne sont pas imprimés. Grâce à ce procédé, des quantités relativement grandes de pâte d’impression peuvent être appliquées – les couches unitaires ont une épaisseur proche de celle d’un cheveu.

La batterie ne contient pas de mercure et elle est ainsi non polluante. Sa tension électrique atteint 1,5 V en fonctionnement normal. En branchant plusieurs batteries les unes à la suites des autres, des tensions de 3 V, 4,5 V ou 6 V peuvent ainsi être obtenues. La nouvelle batterie est constituée de plusieurs couches, dont une anode en zinc et une cathode en manganèse. Une réaction chimique d’oxydoréduction entre le zinc et le manganèse – dont l’énergie est transformée en électricité [2] – se déroule dans la pile. Les couches de l’anode et de la cathode s’usent cependant graduellement lors de ce procédé chimique. La batterie est ainsi pensée pour des applications à courte durée de vie ou pour un besoin en électricité limité -pour des cartes électroniques, par exemple.

Les premiers prototypes de batteries pourraient être réalisés d’ici la fin de l’année 2009. Andreas Willert, de l’ENAS, espère pouvoir produire les batteries pour un prix d’environ un centime d’euro.

[1] La sérigraphie est une technique d’imprimerie qui utilise des écrans de soie interposés entre l’encre et le support. Les supports utilisés peuvent être variés et pas nécessairement plans (papier, carton, textile, métal, verre, bois, etc.).

[2] Une réaction d’oxydoréduction est un transfert d’électrons entre le matériau réducteur (ici zinc) qui peut céder facilement des électrons et le matériau oxydant (ici manganèse) qui les absorbe. Chaque élément du couple oxydant/réducteur est relié à une électrode. Ces électrodes, reliées à un consommateur électrique, provoquent la circulation d’un courant électrique ; la réaction chimique provoque une circulation de charges (électrons, ions). Une pile fournit ainsi du courant continu.