Une électrode qui multiplie par mille la capacité de stockage des micro-supercondensateurs
Avec le développement des systèmes électroniques embarqués et des technologies sans fil, la miniaturisation des dispositifs de stockage d’énergie est devenue nécessaire. Très répandues, les micro-batteries engrangent une grande quantité d’énergie grâce à leurs propriétés chimiques. Par contre, elles craignent les écarts de température et souffrent d’une faible puissance électrique et d’une durée de vie limitée, souvent aux alentours de quelques centaines de cycles de charge/décharge. A l’inverse, les micro-supercondensateurs disposent d’une grande puissance et d’une durée de vie théoriquement infinie, mais ne peuvent stocker qu’une faible quantité d’énergie.
S’ils font l’objet d’un nombre croissant de travaux depuis une dizaine d’années, les micro-supercondensateurs n’ont pas encore trouvé d’applications concrètes. En effet, leur faible densité d’énergie, c’est-à-dire la quantité d’énergie qu’ils peuvent emmagasiner sur un volume ou une surface donnés, ne leur permet pas d’alimenter durablement des capteurs ou des composants électroniques.
Des chercheurs de l’équipe Intégration de systèmes de gestion de l’énergie du LAAS-CNRS, en collaboration avec l’Institut National de la Recherche Scientifique du Québec, ont réussi à lever cette limitation en alliant le meilleur des micro-supercondensateurs et des micro-batteries. Ils ont ainsi mis au point un matériau d’électrode dont la densité d’énergie surpasse tous les systèmes proposés jusqu’à présent.
L’électrode est constituée d’une structure en or extrêmement poreuse, synthétisée par un procédé électrochimique, dans laquelle de l’oxyde de ruthénium a été inséré. Ces matériaux onéreux restent ici utilisables car la taille des composants est de l’ordre du millimètre carré. Cette électrode a ensuite servi à fabriquer un micro-supercondensateur d’une densité d’énergie de 0,5 J/cm², soit environ 1000 fois celle des modèles existants, et d’un résultat très proche des caractéristiques des micro-batteries Li-ion actuelles.
Avec cette densité d’énergie accrue, leur longue durée de vie, leur forte puissance et leur tolérance aux écarts de température, ces micro-supercondensateurs pourraient enfin être utilisés sur des microsystèmes embarqués autonomes et intelligents.
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