Une équipe de chercheurs des États-Unis et de la France rapporte le développement d'un micro-supercondensateur aux propriétés remarquables. L'article sera publié dans la première revue scientifique Nature Nanotechnologie en ligne le 15 août.

Ces micro-supercondensateurs ont le potentiel d'alimenter l'électronique nomade, réseaux de capteurs sans fil, implants biomédicaux, tags actifs d'identification par radiofréquence (RFID) et microcapteurs embarqués, entre autres appareils.

Supercondensateurs, également appelés condensateurs électriques à double couche (EDLC) ou ultracondensateurs, combler le fossé entre les batteries, qui offrent des densités énergétiques élevées mais sont lentes, et des condensateurs électrolytiques « classiques », qui sont rapides mais ont de faibles densités d'énergie.

Les dispositifs nouvellement développés décrits dans Nature Nanotechnology ont des puissances par volume comparables aux condensateurs électrolytiques, des capacités supérieures de quatre ordres de grandeur, et des énergies par volume qui sont d'un ordre de grandeur plus élevé. Ils se sont également avérés être trois ordres de grandeur plus rapides que les supercondensateurs conventionnels, qui sont utilisés dans les alimentations de secours, éoliennes et autres machines. Ces nouveaux appareils ont été surnommés « micro-supercondensateurs » car ils ne mesurent que quelques micromètres (0,000001 mètres) d'épaisseur.

Qu'est-ce qui rend cela possible ? "Les supercondensateurs stockent l'énergie dans des couches d'ions au niveau d'électrodes à grande surface, " a déclaré le Dr Yury Gogotsi, Trustee Chair Professeur de science et d'ingénierie des matériaux à l'Université Drexel, et co-auteur de l'article. « Plus la surface par volume du matériau de l'électrode est élevée, meilleures sont les performances du supercondensateur.

Vadym Mochalin, professeur assistant de recherche en science et ingénierie des matériaux à Drexel et co-auteur, mentionné, « Nous utilisons des électrodes en carbone semblable à un oignon, un matériau dans lequel chaque particule individuelle est constituée de sphères concentriques d'atomes de carbone, semblable aux couches d'un oignon. Chaque particule a un diamètre de 6 à 7 nanomètres.

C'est la première fois qu'un matériau à très petites particules sphériques est étudié à cet effet. Les matériaux précédemment étudiés comprennent le charbon actif, nanotubes, et le carbone dérivé du carbure (CDC).

« La surface des carbones ressemblant à des oignons est entièrement accessible aux ions, alors qu'avec d'autres matériaux, la taille ou la forme des pores ou des particules elles-mêmes ralentirait le processus de charge ou de décharge, ", a déclaré Mochalin. "En outre, nous avons utilisé un processus pour assembler les dispositifs qui ne nécessitaient pas de matériau liant polymère pour maintenir les électrodes ensemble, ce qui a encore amélioré la conductivité de l'électrode et le taux de charge/décharge. Par conséquent, nos supercondensateurs peuvent fournir de la puissance en quelques millisecondes, beaucoup plus rapide que n'importe quelle batterie ou supercondensateur utilisé aujourd'hui.