Des innovations passionnantes en matière de batteries pour le secteur médical

À MEDICA 2022, NewsMedical s’est entretenu avec Andreas Wuersig de Fraunhofer ISIT sur les applications actuelles et potentielles de leur recherche et technologie sur les batteries dans le secteur médical.

Pouvez-vous vous présenter et présenter votre rôle chez Fraunhofer ?

Je m’appelle Andrés Wuersig. Je dirige le domaine d’activité « Battery Systems FAB-SH » à l’Institut Fraunhofer pour la technologie du silicium à Itzehoe, en Allemagne. L’un des thèmes centraux de notre institut est la recherche et le développement de nouvelles technologies de batteries, y compris les batteries pour les applications médicales.

Quelle est l’orientation commerciale principale de Fraunhofer dans le secteur médical ?

Fraunhofer est l’une des plus grandes organisations de recherche appliquée en Europe et compte 76 instituts rien qu’en Allemagne, ainsi que plusieurs centres de recherche internationaux. Dans nos instituts, nous sommes actifs dans de très nombreux domaines technologiques différents. Au Fraunhofer ISIT, l’un de ces 76 instituts, nous nous concentrons sur la microtechnique, l’électronique de puissance et la technologie des batteries. Dans le domaine commercial de la technologie des batteries, nous travaillons sur des solutions de stockage d’énergie sur mesure, en particulier des batteries au lithium, pour de nombreuses applications différentes. Cela peut être l’électromobilité, mais aussi le stockage stationnaire d’énergies renouvelables, la logistique, le transport maritime, l’avionique, etc., mais nous travaillons aussi depuis longtemps sur des solutions de batteries pour des applications médicales.

Fraunhofer excelle dans la recherche appliquée. Pourriez-vous nous en dire plus sur la recherche que l’entreprise soutient ?

Fraunhofer est une organisation non gouvernementale à but non lucratif ayant la capacité de combler le fossé entre la recherche fondamentale, comme les résultats provenant des universités, et les applications industrielles. Habituellement, vous avez beaucoup de résultats de recherche fondamentale qui sont assez impressionnants, mais pour que cela soit vraiment sur le marché, cela prend du temps, et de nombreux développements meurent entre les deux. Fraunhofer essaie de résoudre ce problème et de vraiment rapprocher la recherche de son application.

Vous avez exposé à MEDICA 2022 pour présenter les innovations de batterie de Fraunhofer qui sont mises en œuvre dans le domaine médical. Quelles sont certaines des applications spécifiques de ces batteries ?

Nous travaillons sur différentes solutions de batteries dans le domaine médical. Un exemple est les piles rechargeables pour prothèses auditives avec des densités d’énergie plus élevées qui sont plus sûres et plus faciles à produire.

Crédit image : Fraunhofer ISIT

Nous travaillons également sur des batteries flexibles qui sont pliables et peuvent être déplacées dans différentes directions, qui peuvent être utilisées dans des appareils portables comme les mesures EEG. Nous savons que dans les laboratoires du sommeil, les patients ne dorment généralement pas bien, il serait donc préférable qu’ils puissent dormir à la maison et que vous puissiez collecter toutes les données avec une technologie flexible et portable. En collaboration avec des partenaires, nous avons développé de tels EEG, où notre objectif était d’avoir une batterie flexible qui peut être placée sur le front et qui est également sûre dans des conditions de puissance élevée.

Nous avons aussi travaillé sur des batteries souples que l’on peut mettre dans une chaussure. Ici, nous avons développé un projet avec nos partenaires pour analyser le schéma de marche d’un patient afin que vous puissiez le diagnostiquer à partir de sa démarche. Pour cela, nous avons dû développer une batterie qui soit à plat et qui puisse être intégrée dans une chaussure en toute sécurité.

Crédit image : Fraunhofer ISIT

Qu’est-ce qui distingue vos batteries des autres batteries utilisées dans le domaine médical ?

Un grand sujet qui revient de plus en plus est que vous avez beaucoup plus d’appareils sans fil dans un environnement d’exploitation, et pour ceux-ci, vous avez besoin d’une source d’énergie – une batterie.

Cependant, le problème est que dans de nombreux cas, vous devez stériliser ces appareils, et aux températures utilisées pour ce processus de stérilisation, une batterie standard ne survivrait pas ou aurait des problèmes de sécurité importants. Nous avons développé une batterie capable de résister à ces températures élevées, jusqu’à 150 degrés, et qui peut même fonctionner dans ces conditions.

D’un autre côté, ce qui nous distingue également, c’est la grande flexibilité mécanique en termes de géométrie ainsi que les chimies que nous utilisons dans nos cellules.

Le secteur médical a considérablement progressé ces dernières années avec une innovation technologique croissante. Comment imaginez-vous que cela va encore changer au cours de la prochaine décennie, en partie grâce à une technologie comme la vôtre ?

Je pense que nous constatons déjà que de plus en plus d’appareils portables sans fil sont utilisés, et nous le verrons de plus en plus dans les environnements chirurgicaux.

Cependant, nous verrons également plus de systèmes robotiques être utilisés, nous discutons donc également avec plusieurs entreprises dans ce domaine. Cette industrie recherche également des appareils sans fil, et cela pourrait être très intéressant pour nous à l’avenir.

Il y a aussi beaucoup de nouveaux capteurs qui sont intégrés dans les vêtements, et pour cela, vous avez besoin de batteries flexibles, c’est donc aussi une application potentielle intéressante pour nous.

Quelle est l’importance des salons professionnels en personne comme MEDICA pour le partage des connaissances dans l’industrie ?

Il est important de montrer ce que vous avez développé, de voir quelle est l’orientation actuelle des entreprises, et aussi de nouer des contacts et de trouver des partenaires, car au final, ce que nous voulons faire, c’est apporter notre développement à un client industriel qui peut utiliser notre produit.

Quelle est la prochaine étape pour Fraunhofer en ce qui concerne sa technologie de batterie ?

Nous développons également d’autres types de technologies dans cet environnement. L’une des choses sur lesquelles nous travaillons actuellement est de développer une sorte de cellule intelligente. Il aura des capteurs intégrés afin d’améliorer la sécurité des cellules sur une plus longue période de temps, ce qui est bien sûr particulièrement important pour les applications médicales.

Dans le passé, nous avons également développé des batteries implantables, mais pour en faire un très gros produit, vous avez besoin d’une meilleure compréhension du comportement de la batterie. Vous avez besoin de batteries plus sûres, c’est pourquoi nous développons des capteurs qui peuvent y être intégrés pour vous donner un signal à l’avance si quelque chose ne fonctionne vraiment pas correctement.

À propos de Andreas Wuersig

Le Dr Andreas Wuersig est actuellement à la tête du « Centre de recherche pour la technologie appliquée des batteries » à l’Institut Fraunhofer pour la technologie du silicium (ISIT). Depuis plus de 20 ans, il travaille au développement de technologies avancées de batteries, en particulier dans les domaines de la fabrication de cellules, de l’intégration de systèmes et de la caractérisation. Après avoir terminé ses études de chimie, le Dr Wuersig a obtenu son doctorat. en 2005 du PSI de l’ETH Zurich avec une thèse sur la caractérisation des électrodes pour les batteries lithium-ion. Depuis 2006, il travaille à l’Institut Fraunhofer ISIT sur le développement de cellules de batterie au lithium personnalisées et leur adaptation à un large éventail d’applications. Ses recherches actuelles portent sur les nouvelles batteries haute puissance, les procédés de fabrication sans solvant, les nouveaux concepts de séparateurs et les nouvelles technologies de surveillance des cellules.