Batterie solid state de 1mm d'épaisseur pulvérisant tous les records

13 décembre 2019 //Par A Delapalisse
Batterie solid state de 1mm d'épaisseur pulvérisant tous les records
Les chercheurs du CEA-Leti ont conçu des batteries en couche mince inorganiques entièrement solides qui présentent de meilleures performances que les dispositifs antérieurs et pourraient élargir le marché des minuscules unités de stockage d'énergie dans les solutions médicales implantables, injectables et portables.

Présenté à l'IEDM 2019 dans un article intitulé "Batteries à couche mince à l'échelle millimétrique pour le stockage intégré à haute densité d'énergie" (TFB), le nouveau design offre une densité d'énergie surfacique de 890 μAh.cm-2, la plus élevée rapportée jusqu'à présent pour de tels appareils, selon les auteurs. La nouvelle architecture TFB présente également une densité de puissance élevée, atteignant une capacité aussi élevée que 450 μAh.cm-2 sous une densité de courant de 3mA.cm-2.

«Les batteries à couches minces fournissent certaines des densités énergétiques les plus élevées des dispositifs de stockage d'énergie électrochimique, mais la difficulté à augmenter les épaisseurs des électrodes et de contrôler la géométrie à l'échelle micrométrique avait jusqu'à présent entravé leur densité d'énergie surfacique effective et leur intégration dans des dispositifs miniaturisés» , ont expliqué les auteurs.

 


SEM cross-sectional characterizations of the
sub-100µm-thick TFB structure.

 

La solution proposée par l'équipe pour relever ces défis est une batterie à couches minces à haute densité d'énergie, intégrant une cathode LiCoO2 de 20 μm d'épaisseur dans une configuration d'anode sans Li, construite sur des tranches de silicium en utilisant la photolithographie UV et la gravure pour le dépôt successif et la structuration de chaque couche. Parce qu'elle est construite à l'aide d'un processus au niveau de la plaquette, la nouvelle batterie pourrait être étroitement intégrée à d'autres appareils électroniques tels que les implantables, réduisant les coûts d'assemblage et augmentant la fiabilité.

"Des capteurs implantables ou des systèmes de surveillance des fonctions biologiques tels que des capteurs de pression intra-oculaire et des mesures de la glycémie seraient particulièrement adaptés à nos TFB", a observé Sami Oukassi, auteur principal de l'article. «Les systèmes externes, tels que les implants cochléaires et les lentilles de contact intelligentes, bénéficieraient également des avantages de cette technologie.»

 

CEA-Leti - www.leti-cea.com

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