Depuis quelques années, les supercondensateurs représentent une avancée majeure pour la conception de batteries. Néanmoins, leur taille pose un problème. C’est pourquoi de nombreux chercheurs mènent des travaux pour arriver à produire des microsupercondensateurs (MSC en anglais).
Les supercondensateurs ont la capacité de prolonger la durée de vie des batteries tout en réduisant leur temps de recharge. Non seulement ils augmentent l’efficacité des systèmes de stockage électrique, mais ils réduisent aussi leur impact écologique. Le 1er décembre 2021, une équipe de chercheurs a publié un article sur une nouvelle technique de production de MSC. Elle vient de l’Université de technologie de Chalmers (CTH), en Suède. Agin Vyas, un doctorant au département de microtechnique et de nanoscience du CTH, est celui qui a dirigé ce groupe.
Dans cet article :
Les supercondensateurs, des batteries plus performantes, mais plus encombrantes
Les supercondensateurs comprennent deux conducteurs électriques isolés l’un de l’autre à l’aide d’une couche isolante. Ils sont capables d’emmagasiner de l’énergie et possèdent plusieurs propriétés avantageuses par rapport à une simple batterie. Concrètement, ils peuvent se recharger plus rapidement et offrent une distribution plus efficace de l’énergie. Sans oublier que leur durée de vie est significativement accrue.
En associant un supercondensateur avec une batterie, la durée de vie de cette dernière s’en trouve alors prolongée. La longévité de la batterie des véhicules électriques pourrait, par exemple, se multiplie par quatre. Un avantage certain pour les consommateurs, mais seulement sur le papier.
En effet, les supercondensateurs actuels ont une taille trop encombrante. Pour cause, ils doivent avoir une dimension proche de celle de la batterie à laquelle ils sont associés. En conséquence, de nombreux domaines d’applications, comme les smartphones et les voitures électriques, ne peuvent pas bénéficier de cette technologie. Pour résoudre ce problème, les scientifiques ont donc décidé de se tourner vers la miniaturisation des supercondensateurs.
La conception de microsupercondensateurs représente un défi de taille
Comme leur nom l’indique, les microsupercondensateurs sont extrêmement petits. Cette taille leur permet pourtant d’intégrer les circuits électriques de quasiment tous les appareils électroniques actuels. Les smartphones, les moteurs électriques et les ordinateurs portables en font évidemment partie.
Toutefois, les chercheurs doivent d’abord surpasser un des principaux défis de la production de microsupercondensateurs. Il s’agit de les rendre facilement adaptables aux différents domaines d’application. Afin de répondre à ce critère, les chercheurs du CTH ont mis au point une méthode de fabrication compatible avec le CMOS (complementary metal-oxide-semiconductor).
Une nouvelle technique de fabrication de microsupercondensateurs
La méthode de fabrication de l’équipe de Agin Vyas CTH utilise le « spin coating ». C’est une technique à la base de plusieurs processus de construction.
« Cela nous permet de choisir différents matériaux d’électrode. Nous utilisons également des chaînes d’alkylamine dans l’oxyde de graphène réduit, pour montrer comment cela conduit à une capacité de charge et de stockage plus élevée. »
Agin Vyas
D’après Agin Vyas, l’auteur principal de l’article, leur technique est évolutive. Elle permettrait alors de réduire les coûts de production. Agin Vyas ajoute que ce serait une avancée considérable dans la technologie dédiée à la production. En outre, il estime que c’est aussi une grande étape vers l’utilisation pratique des MSC dans les appareils électroniques du quotidien.
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