Une équipe de chercheurs des Laboratoires fédéraux suisses pour la science et la technologie des matériaux (EMPA) a lancé une entreprise dérivée appelée BTRY, dans le but de commercialiser sa batterie à semi-conducteurs.
Dans un communiqué de presse, les chercheurs ont déclaré qu’il était temps de repenser la technologie des batteries. Ils ont souligné que par rapport à d’autres technologies existantes ou en développement, leur batterie à semi-conducteurs à base de lithium métallique peut être chargée et déchargée en une minute, dure environ 10 fois plus longtemps qu’une batterie lithium-ion et est insensible aux fluctuations de température.
De plus, contrairement aux batteries lithium-ion, le nouvel appareil n’est pas inflammable. Une manipulation incorrecte ou des dommages à une cellule lithium-ion conventionnelle peuvent provoquer un incendie libérant des gaz toxiques et extrêmement difficile à éteindre.
La nouvelle batterie est une batterie dite à semi-conducteurs à couche mince. La technologie elle-même n’est pas nouvelle : de telles batteries sont connues depuis les années 1980. Jusqu’à présent, en raison de la très faible masse de leurs composants en couches minces (la cellule entière n’a que quelques micromètres d’épaisseur), ils n’ont pu stocker que très peu d’énergie. Cependant, les chercheurs principaux du BTRY, Abdessalem Aribia et Moritz Futscher, ont réussi à empiler les cellules en couches minces les unes sur les autres, augmentant ainsi leur capacité.
Cela rend la batterie très prometteuse pour les applications commerciales. Les cellules en couches minces sont fabriquées par revêtement sous vide. Cela signifie que les matériaux souhaités sont atomisés dans une chambre à vide pour former des atomes individuels, qui sont ensuite déposés en une couche précisément contrôlée sur le substrat cible.
« De telles méthodes de fabrication sont actuellement utilisées à grande échelle dans la production de puces semi-conductrices et de revêtements de verre », a déclaré Futscher. «C’est un avantage pour nous, car les machines et le savoir-faire nécessaires à la fabrication de nos batteries sont déjà en grande partie en place.»
La méthode de fabrication de haute précision présente également l’avantage de ne pas nécessiter de solvants toxiques.
Mais cela rend également la batterie à couche mince plus chère. Les chercheurs voient donc son application principalement dans les produits où la batterie ne représente qu’une petite partie du coût global de l’appareil – par exemple dans les smartphones et les montres intelligentes ou dans les satellites. « Là, les avantages de notre technologie compensent largement le prix plus élevé », a déclaré Aribia.
Mais avant que les premières batteries à couches minces ne soient lancées dans l’espace ou n’alimentent les smartphones, il y a beaucoup de travail à faire, tant sur le plan administratif que technique.
Au cours des deux prochaines années, les chercheurs souhaitent augmenter à la fois la surface de la batterie et le nombre de couches.
« Actuellement, nos batteries sont constituées de seulement deux couches d’environ 1 x 3 millimètres », a déclaré Aribia. « Ensuite, nous voulons réaliser une batterie d’environ un centimètre carré avec deux à trois couches. Nous ne pouvons pas encore alimenter un satellite avec cela, mais nous pouvons très bien montrer que notre technologie est évolutive.
