3000% d’augmentation de la capacité des supercondensateurs
Des chercheurs ont mis au point un supercondensateur ultramicro qui surpasse les modèles actuels en termes de stockage et de compacité. Sa conception intègre des transistors à effet de champ FET et des couches de disulfure de molybdène et de graphène.
Des chercheurs du département d’instrumentation et de physique appliquée (IAP) de l’Institut indien des sciences (IISc) ont conçu un nouveau supercondensateur ultramicro, un dispositif minuscule capable de stocker une énorme quantité de charge électrique. Il est également beaucoup plus petit et plus compact que les supercondensateurs existants et peut potentiellement être utilisé dans de nombreux appareils allant des lampadaires à l’électronique grand public, en passant par les voitures électriques et les appareils médicaux.
Dans l’étude récente, publiée dans ACS Energy Letters, les chercheurs ont fabriqué leur supercondensateur en utilisant des transistors à effet de champ (FET) comme collecteurs de charge, au lieu des électrodes métalliques utilisées dans les condensateurs existants. « L’utilisation d’un FET comme électrode pour les supercondensateurs est une nouveauté pour régler la charge dans un condensateur », explique Abha Misra, professeur à l’IAP et auteur correspondant de l’étude.
Les condensateurs actuels utilisent généralement des électrodes à base d’oxyde métallique, mais ils sont limités par la faible mobilité des électrons. C’est pourquoi Misra et son équipe ont décidé de construire des FET hybrides constitués d’une alternance de couches de disulfure de molybdène (MoS2) et de graphène de quelques atomes d’épaisseur – afin d’accroître la mobilité des électrons – qui sont ensuite connectées à des contacts en or. Un gel électrolytique solide est utilisé entre les deux électrodes du FET pour construire un supercondensateur à l’état solide. L’ensemble de la structure repose sur une base de dioxyde de silicium/silicium.
« La conception est la partie critique, car vous intégrez deux systèmes », explique M. Misra. Les deux systèmes sont les deux électrodes FET et le gel électrolytique, un milieu ionique, qui ont des capacités de charge différentes. Vinod Panwar, doctorant à l’IAP et l’un des auteurs principaux, ajoute qu’il a été difficile de fabriquer le dispositif pour obtenir toutes les caractéristiques idéales du transistor. Comme ces supercondensateurs sont très petits, ils ne peuvent être vus sans un microscope, et le processus de fabrication exige une grande précision et une coordination main-œil.
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