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Les premières montres intelligentes ne faisaient pour la plupart que des pas ou incitaient les utilisateurs à se lever. Mais aujourd’hui, les dispositifs médicaux portables peuvent suivre les niveaux de stress et les cycles de sommeil ou surveiller les battements cardiaques irréguliers, les cycles d’ovulation et les faibles niveaux d’oxygène dans le sang ; ils peuvent même détecter une infection au COVID-19 avant le début des symptômes.
Au fur et à mesure que ces appareils électroniques sans fil et d’autres deviennent plus populaires, ils deviennent également plus petits. Et les appareils plus petits ont besoin de batteries plus petites qui peuvent suivre leurs puissantes capacités.
C’est pourquoi le Bureau des matériaux avancés et des technologies de fabrication du Département américain de l’énergie (DOE) vient de lancer le Microbattery Design Prize, le plus récent défi du programme American-Made Challenges qui sera administré par le National Renewable Energy Laboratory (NREL).
Le prix, qui a ouvert ses candidatures le 8 mars 2023, offre une cagnotte totale de 1,1 million de dollars en financement fédéral et en services de test de performance et de sécurité avec les laboratoires nationaux du DOE. Au cours de deux phases de prix, des équipes sélectionnées s’affronteront pour concevoir des microbatteries capables de surpasser les modèles actuels en termes de performances, de sécurité et de recyclabilité.
Le Microbattery Design Prize attribuera jusqu’à 1,1 million de dollars en financement fédéral et en services de test de performance et de sécurité dans les laboratoires nationaux du DOE à des projets innovants de conception de batteries de petite capacité qui pourraient améliorer les performances, la sécurité et la recyclabilité. Graphique de Besiki Kazaishvili, NREL
« La microélectronique a transformé la société au cours des 50 dernières années, en grande partie parce qu’elle continue de se rétrécir », a déclaré Tina Kaarsberg, responsable technologique au DOE, qui dirige la recherche en microélectronique. « La même puissance de calcul qui remplissait autrefois une grande pièce tient désormais sous mon doigt. »
Les montres ne sont pas les seuls appareils qui sont devenus intelligents.
Les capteurs et autres appareils électroniques construisent des maisons, des usines, des fermes et des villes intelligentes. Bientôt, toute une série d’appareils de la taille d’un grain de riz pourraient surveiller la qualité de l’air intérieur, les risques pour la sécurité des usines, l’état des ponts, la santé des plantes et les problèmes cardiaques. Des capteurs alimentés par des microbatteries pourraient également améliorer les processus de fabrication, contribuant à accélérer le développement de technologies d’énergie propre, et surveiller un réseau d’énergie propre. Alors que le pays ajoute davantage de sources d’énergie renouvelables au système électrique américain, ces capteurs pourraient aider à garantir que le réseau continue de fournir un flux constant d’énergie fiable.
Pour que tous ces petits appareils fonctionnent, leurs batteries doivent être encore plus petites. De nouvelles conceptions de batteries pourraient non seulement aider à faire fonctionner ce monde intelligent ; ils pourraient également être adaptés pour servir des applications spécifiques et offrir une efficacité, des performances et une sécurité améliorées. Mais, jusqu’à présent, la construction de batteries plus petites qui fournissent la même puissance (ou plus) s’est avérée être un grand défi.
Les fabricants, par exemple, ne peuvent pas fabriquer de microbatteries avec les processus existants à grande échelle qu’ils utilisent pour fabriquer des batteries plus grandes. Étant donné que les microbatteries utilisent des chimies différentes de leurs homologues plus grandes et que les fabricants ne peuvent pas en produire autant à la fois, le processus de fabrication des microbatteries peut souvent être plus coûteux. Et ce coût supplémentaire rend plus difficile le test de nouvelles conceptions de microbatterie et leur préparation pour une utilisation commerciale.
C’est là qu’intervient le Bureau des matériaux avancés et des technologies de fabrication du DOE.
« Soutenir le prototypage et les tests d’un plus grand nombre de conceptions de microbatteries peut fournir le lien clé entre les développeurs de systèmes potentiels, les utilisateurs et les fabricants de batteries pour stimuler leur adoption et augmenter la capacité de fabrication de batteries de cette taille », a déclaré Paul Syers, responsable technologique au DOE.
Les individus et les équipes sont éligibles pour participer au Microbattery Design Prize, qui est divisé en deux phases de prix, appelées Idea and Test :
- Au cours de la phase d’idée, les concurrents développeront des conceptions techniques pour les microbatteries qui servent une application spécifique (comme un dispositif médical implanté) et répondent à certains objectifs de performance (comme une puissance de sortie spécifique). Jusqu’à six équipes gagnantes auront la possibilité d’effectuer des tests de performance et/ou de sécurité des batteries dans un laboratoire national du DOE.
- Seuls les gagnants de la phase d’idées peuvent participer à la phase de test. Au cours de cette deuxième phase, les concurrents fabriqueront leurs prototypes et évalueront leurs performances et leur sécurité ainsi que leur coût potentiel. À la fin de ce concours, les participants élaboreront un plan réaliste pour commercialiser et fabriquer leur technologie.
Un gagnant du grand prix recevra 300 000 $ en espèces et jusqu’à deux équipes supplémentaires recevront chacune 175 000 $ en espèces.
Les microbatteries améliorées pourraient être dotées de capacités de puissance accrues, de mesures de sécurité et de polyvalence. Certaines de ces avancées en matière de microbatteries pourraient également être appliquées à des batteries plus grandes, stimulant des efforts plus larges pour améliorer le stockage de l’énergie. Mais ils pourraient également aider l’industrie de la fabrication de microbatteries à développer de nouveaux processus optimisés, à augmenter la production nationale et à construire des chaînes d’approvisionnement fiables.
À terme, ces changements progressifs pourraient aider les États-Unis à rivaliser avec les fabricants internationaux et à accélérer la transition du pays vers un avenir énergétique propre grâce à une fabrication et des réseaux plus intelligents.
« Le Microbattery Design Prize vise à faire progresser la conception et la fabrication de microbatteries », a déclaré Alec Schulberg, l’administrateur du prix NREL, « afin que nous puissions propulser notre avenir intelligent ».
Avec l’aimable autorisation de NREL. Par Caitlin McDermott-Murphy
En savoir plus sur la façon de participer au Microbattery Design Prize :
Le DOE lance un prix pour renforcer les chaînes d’approvisionnement en microélectronique grâce à la conception et à la commercialisation de microbatteries
Aujourd’hui, le département américain de l’énergie (DOE) a annoncé le lancement du Microbattery Design Prize. Ce concours en deux étapes attribuera jusqu’à 1,1 million de dollars en financement fédéral et en services de test de performance et de sécurité avec les laboratoires nationaux du DOE à des projets innovants de conception de batteries de petite capacité qui amélioreront les performances, la sécurité et la recyclabilité.
L’objectif de ce prix de conception est de faire progresser de nouvelles conceptions innovantes pour les microbatteries et d’accélérer leur commercialisation et leur intégration dans les technologies existantes nécessaires à la fabrication d’énergie propre, comme les systèmes de capteurs pour améliorer les processus de fabrication intelligents et les capteurs pour la surveillance du réseau des sources d’énergie renouvelables en tant que nation. poursuit sa transition vers un avenir énergétique propre.
En raison des exigences associées à leur petite taille, le marché des microbatteries n’est pas en mesure de tirer parti de bon nombre des processus de fabrication existants de l’écosystème plus vaste de la chaîne d’approvisionnement des batteries. Cela représente un obstacle majeur au développement et à la commercialisation de nouvelles chimies et conceptions de microbatteries, ainsi qu’une opportunité d’augmenter la production nationale et de sécuriser les chaînes d’approvisionnement. Non seulement les microbatteries sont cruciales pour la mise à l’échelle de la fabrication d’énergie propre et l’innovation technologique intelligente, mais certaines innovations de fabrication résultant de ce prix de conception pourraient également être appliquées à des batteries plus grandes. Les microbatteries sont également des composants essentiels des technologies non liées à l’énergie sur lesquelles la société s’appuie, telles que les dispositifs médicaux portables et implantables, ce qui signifie que les conceptions résultantes de ce prix pourraient affecter l’innovation dans de nombreux secteurs.
L’annonce d’aujourd’hui marque l’ouverture de la première des deux phases du Microbattery Design Prize.
- Phase 1 : Idée
La première phase sélectionnera les meilleures idées pour une nouvelle conception de microbatterie. Au cours de la phase 1, les concurrents développeront et soumettront des conceptions techniques et des schémas pour les microbatteries qui servent une application spécifique (comme un dispositif de surveillance de réseau) et répondent à certains objectifs de performance (comme une capacité de stockage spécifique, une durée de vie, une sécurité ou une recyclabilité) qui vont au-delà ce qui est disponible dans le commerce aujourd’hui. - Phase 2 : Essai
Au cours de cette deuxième phase, les concurrents créeront des prototypes qu’ils pourront soumettre aux laboratoires nationaux du DOE pour des tests de performance et de sécurité. Les concurrents travailleront également pour déterminer le coût potentiel de fabrication de leurs conceptions à grande échelle. À la fin de ce concours, les participants élaboreront un plan réaliste pour commercialiser et fabriquer leur technologie. Remarque : Seuls les candidats de la phase I seront éligibles pour participer à la phase II.
Les candidatures pour la phase 1 doivent être déposées le 1er juillet 2023 à 17h00 HE. Le DOE prévoit de décerner jusqu’à six récompenses au cours de la phase 1, chacune consistant en un prix en espèces de 75 000 $ et des services de test de performance et de sécurité avec les laboratoires nationaux du DOE. Découvrez plus d’informations sur cette opportunité de prix, y compris les délais et comment postuler. Un webinaire d’information aura lieu pour ce prix le 12 avril 2023 à 12h00 HE.
Le prix de conception de microbatterie est dirigé par le Bureau des matériaux avancés et des technologies de fabrication (AMMTO) du Bureau de l’efficacité énergétique et des énergies renouvelables du DOE et géré par le Laboratoire national des énergies renouvelables (NREL). Visitez la page Microbattery Design Prize sur le site Web American-Made Challenges pour plus d’informations.
Image présentée avec l’aimable autorisation de l’Université de l’Illinois.
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