Les condensateurs sont des dispositifs de stockage d'énergie - constitués de deux électrodes et d'un électrolyte - capables de se charger et de se décharger rapidement en raison des propriétés d'adsorption et de désorption de charge à l'interface électrode-électrolyte. Parce que le stockage d'énergie des condensateurs n'implique pas de réactions chimiques, leur capacité de stockage est inférieure à celle des batteries lithium-ion, mais ils sont utiles pour le nivellement de puissance pour les énergies renouvelables qui nécessitent une charge répétée à des courants élevés, l'énergie de freinage régénérative pour les trains et les batteries électriques ou électriques. voitures hybrides, ainsi que des dispositifs de compensation instantanée des chutes de tension qui empêchent les pannes d'équipement dues à la foudre. Ils devraient également être utilisés pour stocker de l'énergie pour les appareils portables dans un avenir proche.

La plupart des condensateurs utilisent un électrolyte liquide à bas point d'ébullition, qui ne peut être utilisé qu'à des températures inférieures à 80℃. Les condensateurs céramiques qui utilisent des matériaux inorganiques solides comme diélectrique peuvent être utilisés à des températures supérieures à 80℃, mais leur capacité de stockage est bien inférieure à celle des condensateurs à électrolyte liquide, ce qui limite leur utilisation aux circuits électroniques.

Pour augmenter le stockage d'énergie des condensateurs, il est nécessaire d'avoir une grande surface de contact à l'interface entre l'électrode et l'électrolyte. Faire une grande surface de contact est difficile en utilisant des électrolytes solides; ainsi, la création d'un condensateur à haute capacité de stockage pouvant également fonctionner à des températures élevées est souhaitée depuis longtemps.

Un groupe de recherche dirigé par le professeur Akitoshi Hayashi de la Graduate School of Engineering de l'Université métropolitaine d'Osaka a mis au point un électrolyte solide hautement déformable, lui permettant d'avoir une grande surface de contact avec une électrode, qui a été développée pour être utilisée pour un oxyde batterie entièrement à semi-conducteurs.

Dans cette étude, ils ont fabriqué un composite en utilisant le même électrolyte solide hautement déformable et le même carbone, puis l'ont utilisé pour construire les deux électrodes d'un condensateur tout solide de type vrac. Ce condensateur est capable de hautes densités de courant et d'une charge et d'une décharge de grande capacité à des températures de 200 à 300 °C, créant ainsi les premiers condensateurs à semi-conducteurs de type vrac au monde. Les chercheurs s'attendent à ce que leur condensateur soit utilisé pour améliorer la technologie pour les environnements à haute température, qui ne pouvait pas être développée auparavant en raison de ces limitations techniques.

"La clé pour réaliser ce condensateur était de prendre les électrolytes à oxyde solide que nous avons développés pour les batteries au lithium à l'état solide, qui combinent une excellente déformabilité et une conductivité lithium-ion, et de les appliquer aux condensateurs", a expliqué le professeur Hayashi.

À l'avenir, les chercheurs espèrent construire des condensateurs hybrides entièrement solides avec des densités d'énergie encore plus élevées, en contrôlant la réaction chimique entre un électrolyte solide et le carbone, puis en les combinant avec des matériaux d'électrode positive utilisés dans les batteries lithium-ion.

La recherche a été publiée dans le Journal of Power Sources . + Explorer plus loin

Les liquides ioniques font sensation dans les batteries au lithium métal solide de nouvelle génération