Zinergy – Un pionnier dans le domaine des technologies de batteries flexibles

Zinergy UK Ltd a été fondée à Cambridge en 2015 par une équipe issue de l'université de Cambridge. Dès ses débuts, Zinergy s'est concentrée sur le développement et la fabrication de batteries imprimées. L'entreprise produit des batteries au zinc sûres, flexibles et ultra-minces, faciles à intégrer ou à appliquer sur une grande variété de formes et de substrats, y compris la peau.

La production de Zinergy est actuellement basée en Chine, sur son site de Shenzhen. L'entreprise y exploite une usine de production moderne de 5 000 m² capable de produire des millions de cellules chaque mois. La recherche et le développement restent basés au siège de l'entreprise à Cambridge, au Royaume-Uni.

Le Dr Andrew Matthews est directeur du développement commercial et responsable du développement commercial et du marché aux États-Unis et en Europe chez Zinergy. Dans cette interview, il explique les propriétés et le potentiel des batteries imprimées.

Aussi souples qu'une étiquette et aussi puissantes qu'une batterie

L'interview montre rapidement que les batteries imprimées et flexibles peuvent sembler simples à première vue, mais qu'elles constituent en fait un domaine technologique très innovant.

Contrairement aux batteries conventionnelles, qui sont rigides et souvent encombrantes, les batteries imprimées doivent s'adapter précisément à la surface des objets. Cela impose des exigences particulières en matière de chimie et de processus de fabrication afin de garantir que les batteries conservent leurs performances électriques même après avoir été pliées des milliers de fois. Il s'agit d'un test que Zinergy effectue régulièrement sur ses produits.

Les batteries imprimées sont ultra-minces, jusqu'à 0,5 millimètre, et donc extrêmement flexibles, avec une épaisseur similaire à celle d'une étiquette intelligente ou d'un pansement médical.

Andrew Matthews - Directeur du développement commercial

Avantage matériel : le zinc (Zn)

Les batteries imprimées et flexibles offrent également des avantages évidents en termes de matériaux. Elles sont à base de zinc, et non de lithium. Tout comme le cobalt et les terres rares, le lithium est une ressource critique. Ces ressources sont limitées, mais indispensables à certains produits, ce qui les rend coûteuses. Les batteries à base de zinc ne nécessitent aucune ressource critique. Le zinc est peu coûteux et facilement disponible dans le monde entier, ce qui rend la production de masse efficace et économiquement intéressante.

De plus, contrairement aux batteries au lithium, les batteries imprimées au zinc ont une composition chimique à base d'eau et ne présentent aucun risque d'auto-inflammation, même lorsqu'elles sont endommagées ou court-circuitées. L'IATA les classe donc comme des marchandises non dangereuses, sûres à transporter, ce qui les rend idéales pour les applications logistiques, y compris le fret aérien où la sécurité est essentielle.

L'utilisation du zinc est également un véritable atout en termes de durabilité : les batteries au zinc sont faciles à recycler et répondent déjà aux exigences de plus en plus strictes imposées aux nouvelles technologies dans le cadre du Pacte vert pour l'Europe.

Le zinc (groupe 12, période 4 du tableau périodique selon Mendeleïev) offre une composition chimique stable à base d'eau, utilise des matériaux abondants et non critiques, et est entièrement recyclable, ce qui en fait un choix plus sûr et plus durable.

Andrew Matthews - Directeur du développement commercial

Comparaison entre le zinc et le lithium

De nombreux facteurs jouent en faveur du zinc. Par rapport au lithium, son prix sur le marché est cinq à sept fois inférieur, ce qui lui confère un avantage économique significatif.

De plus, le zinc est beaucoup plus largement disponible dans le monde entier et peut être extrait plus facilement et de manière plus respectueuse de l'environnement. Il est également moins vulnérable aux perturbations commerciales liées aux décisions politiques.

Le lithium, en revanche, est considéré comme une matière première critique car il est indispensable pour les voitures électriques, les smartphones et les systèmes de stockage d'énergie stationnaires, tout en n'étant disponible qu'en quantités limitées. Pour des applications telles que le suivi des actifs et l'enregistrement des données des capteurs, les batteries à base de zinc constituent donc un choix technologique et écologique judicieux.

Les coûts sont une question de quantité

Les batteries imprimées s'imposent comme la source d'énergie du futur pour la prochaine génération d'appareils intelligents.

Andrew Matthews - Directeur du développement commercial

Dans le passé, elles étaient plus chères que les piles boutons au zinc ou les piles AAA conventionnelles, qui utilisent une chimie très similaire. Cela s'explique principalement par le fait que la fabrication de piles aux dimensions standardisées permet de les produire par milliards grâce à des processus optimisés et à l'achat de matériaux en vrac. Les piles imprimées, en revanche, n'ont pas de dimensions standardisées et le marché est encore relativement petit.

À mesure que la demande augmentera, les coûts baisseront inévitablement, et l'impression roll-to-roll devrait finalement offrir des coûts encore plus bas que les piles conventionnelles à boîtier en acier.

Entretien avec le Dr Andrew Matthews

Oui, absolument. Leur extrême finesse et leur flexibilité permettent d'imprimer la batterie directement sur des surfaces, ce qui constitue un avantage évident par rapport aux batteries conventionnelles. Les technologies classiques ne permettent pas une intégration aussi transparente. C'est précisément là que réside le potentiel disruptif de notre solution.

C'est un peu le fruit du hasard. Alors que le monde est en pleine mutation, les activités manufacturières ont toujours été mieux perçues en Orient qu'en Occident. Ajoutez à cela le fait que l'investisseur initial était un ancien collègue ingénieur de Cambridge qui partageait notre vision, et vous obtenez une combinaison parfaite.

La combinaison d'une fabrication rentable, de faibles coûts unitaires et d'une grande compatibilité environnementale fait de notre technologie de batterie une solution durable à fort potentiel. Nos investisseurs partagent également ce point de vue. Cela a également conduit à l'implantation de nos installations à Shenzhen, ce qui a permis une expansion rapide de nos performances et de nos capacités de production. Nous disposons déjà de l'une des plus grandes capacités de production au monde pour les batteries imprimées.

Le processus de production de ces cellules n'est pas conventionnel. Par conséquent, la technologie de fabrication et la capacité à développer et à améliorer rapidement les produits sont essentielles. En ce qui concerne la production rentable d'étiquettes intégrées, la fabrication roll-to-roll est fondamentale. Cela implique de produire l'étiquette entière dans un processus continu, et c'est exactement ce sur quoi nous travaillons avec nos partenaires étiqueteurs.

À l'heure actuelle, de nombreux circuits sont encore fabriqués séparément, souvent sur du polyimide ou même sur des cartes de circuits imprimés classiques. Bien que notre batterie puisse être imprimée directement sur de tels substrats, l'étape cruciale est son intégration dans un processus de fabrication entièrement continu.

C'est précisément la direction que nous prenons : vers une approche continue roll-to-roll pour l'ensemble de l'étiquette. Cela permettra de réduire considérablement les coûts.

Andrew Matthews - Directeur du développement commercial