Un poids léger, Un supercondensateur compact et efficace imprimé sur une feuille de plastique souple a été développé par des chercheurs de l'Indian Institute of Science (IISc).

Les supercondensateurs sont des dispositifs qui pourraient un jour remplacer les batteries utilisées dans les voitures électriques, téléphones portables ou ordinateurs portables, car ils chargent très vite, et travailler à près de 100 pour cent d'efficacité. Mais ils sont généralement encombrants et ne peuvent stocker que des quantités limitées d'énergie. Réduire leur taille sans perdre en efficacité s'est avéré difficile. Leur fabrication en utilisant les méthodes existantes est également coûteuse et compliquée.

Dans l'étude actuelle, l'équipe IISc a créé un supercondensateur compact en utilisant une simple technique de revêtement par pulvérisation pour déposer des couches alternées de nanocomposites hybrides sur une feuille de plastique pliable. La structuration couche par couche a augmenté la surface et a stimulé le mouvement des charges, rendant l'appareil plus efficace que les supercondensateurs existants.

"Nous pouvons réellement imprimer ces supercondensateurs n'importe où, sur n'importe quel substrat; ainsi ils peuvent facilement être montés sur n'importe quelle surface comme un simple spray sur les murs, " dit l'auteur principal Abha Misra, professeur agrégé au Département d'instrumentation et de physique appliquée, IISc.

L'étude a été publiée dans Matériaux et interfaces appliqués ACS .

Les supercondensateurs sont utiles pour libérer rapidement de grandes rafales d'énergie, dans une lampe de poche pour appareil photo, par exemple, ou dans les freins dynamiques des voitures, trains et ascenseurs. Ils sont non seulement chargés rapidement, mais aussi durent plus longtemps et sont moins toxiques que les piles.

Contrairement à une batterie qui utilise des réactions chimiques, un supercondensateur utilise l'électricité statique pour stocker la charge. Il possède deux électrodes plongées dans un électrolyte et séparées par un fin isolant. Lorsque les électrodes sont chargées, un champ électrique se crée entre eux, qui permet de stocker de l'énergie. Plus la surface des électrodes est grande, plus la charge qui peut être stockée est élevée.

Les supercondensateurs actuellement utilisés ne peuvent concurrencer les batteries dans le stockage d'énergie; un supercondensateur avec la même capacité de stockage qu'une batterie ordinaire pèserait jusqu'à 40 fois plus. Pour les rendre à la fois légers et efficaces, les chercheurs ont essayé d'utiliser des matériaux tels que des nanotubes de carbone ou de l'oxyde de graphène réduit pour préparer les électrodes. En utilisant la lithographie traditionnelle pour les fabriquer, cependant, crée des structures en vrac avec moins de surface pour les charges à déplacer. Le processus est également coûteux et prend du temps.

Au lieu, L'équipe de Misra a utilisé une technique de pulvérisation simple pour déposer une couche mince, couches alternées de MnO 2 -nanotubes de carbone enrobés (CNT) et oxyde de graphène réduit (rGO). Ces couches ont été empilées sur un masque en acier inoxydable monté sur une feuille de plastique PET standard. Ce type de motif a non seulement augmenté la surface, mais également positionné les matériaux de manière stratégique pour que les charges se déplacent efficacement.

Le supercondensateur hybride en couches a montré une capacité beaucoup plus grande - une mesure de la quantité d'énergie pouvant être stockée - par rapport aux structures qui n'avaient que des CNT, seulement rGO, ou un mélange aléatoire des deux matériaux. Pour la même taille, il a également montré une plus grande capacité de stockage que les supercondensateurs existants rapportés à ce jour. Plier la feuille imprimée par supercondensateur n'a pas non plus affecté ses performances, ce qui le rend utile pour les applications flexibles de stockage d'énergie.