Qu'est-ce qu'une batterie à couche mince?
Une batterie à couche mince est une forme de batterie lithium-ion dont l'épaisseur peut atteindre quelques millimètres. Les batteries à couche mince utilisent un processus similaire à celui d’une batterie lithium-ion standard pour fournir de l’énergie, mais présentent plusieurs avantages par rapport à la batterie plus grosse. En plus d'être beaucoup plus petits, ils durent plus longtemps, peuvent fonctionner à des températures plus extrêmes et peuvent prendre n'importe quelle forme. Ils ont été mis au point par une équipe de scientifiques et d'ingénieurs dirigée par le Dr John Bates du laboratoire national Oak Ridge, au Tennessee.
La méthode utilisée pour fabriquer une batterie plus fine qu'un quartier américain est un processus appelé dépôt physique en phase vapeur. Les matériaux de la batterie à couche mince sont appliqués un à un sur un substrat. Si le substrat est flexible, la batterie le sera également. Chaque matériau commence sous forme de vapeur, qui est ensuite condensée pour former un mince revêtement solide sur le substrat. Le substrat est nécessaire pour séparer l'anode et la cathode dans la batterie.
Une anode est le point de contact sur la batterie dans lequel le courant circule. La cathode est le point d'où elle sort. Tous les types de batteries au lithium ionique, y compris la batterie à film mince, fonctionnent lorsqu'un ion lithium passe de l'anode à la cathode via un électrolyte solide. Un électrolyte est un matériau qui conduit l'électricité. Dans une batterie à film mince, l'électrolyte est souvent un polymère flexible.
Comme toutes les batteries au lithium ionique, les batteries à film mince sont rechargeables. Les batteries au lithium ionique sont courantes dans les produits électroniques grand public tels que les téléphones cellulaires et les ordinateurs portables. Comme une batterie à couche mince est si petite, le dispositif électronique qu’elle alimente peut également être réduit. Cela permet de créer des composants électroniques plus petits et plus légers que ceux alimentés avec des batteries lithium-ion standard.
Outre sa taille, la batterie à couche mince présente plusieurs autres avantages par rapport à une batterie lithium-ion standard. Il a un meilleur rapport énergie / poids. Le coût de la batterie n'augmente pas à mesure que sa taille diminue. Les batteries à film mince peuvent également fonctionner à des températures extrêmes qui pourraient endommager les batteries au lithium ionique standard.
La pile à film mince a une durée de vie plus longue que celle d’une pile au lithium ionique standard. Le cycle de vie d’une batterie correspond au nombre de fois où elle peut être chargée, puis complètement déchargée avant que sa capacité énergétique ne tombe en dessous de 80% de sa capacité initiale. Cette perte de puissance est due au fait que les matériaux de la batterie se décomposent très lentement à mesure que l'électricité les traverse.