Des chercheurs de l'Université Monash ont rapproché le stockage d'énergie de nouvelle génération avec une première en ingénierie :un appareil à base de graphène qui est compact, mais dure aussi longtemps qu'une batterie conventionnelle.

Publié aujourd'hui dans Science , une équipe de recherche dirigée par le professeur Dan Li du département de génie des matériaux a développé une toute nouvelle stratégie pour concevoir des supercondensateurs à base de graphène (SC), les rendre viables pour une utilisation généralisée dans le stockage des énergies renouvelables, l'électronique portable et les véhicules électriques.

Les SC sont généralement constitués de carbone très poreux imprégné d'un électrolyte liquide pour transporter la charge électrique. Connus pour leur durée de vie presque indéfinie et leur capacité à se recharger en quelques secondes, l'inconvénient des SC existants est leur faible rapport stockage d'énergie/volume - connu sous le nom de densité d'énergie. Faible densité énergétique de cinq à huit Watt-heures par litre, signifie que les SC sont trop gros ou doivent être rechargés fréquemment.

L'équipe du professeur Li a créé un SC avec une densité d'énergie de 60 Watt-heures par litre - comparable aux batteries plomb-acide et environ 12 fois plus élevée que les SC disponibles dans le commerce.

« Cela a longtemps été un défi de rendre les SC plus petits, plus léger et compact pour répondre aux besoins de plus en plus exigeants de nombreux usages commerciaux, " dit le professeur Li.

Graphène, qui se forme lorsque le graphite est décomposé en couches d'un atome d'épaisseur, est très fort, chimiquement stable et excellent conducteur d'électricité.

Pour fabriquer leur électrode particulièrement compacte, L'équipe du professeur Li a exploité un film de gel de graphène adaptatif qu'elle avait développé précédemment. Ils ont utilisé des électrolytes liquides - généralement le conducteur des SC traditionnels - pour contrôler l'espacement entre les feuilles de graphène à l'échelle sub-nanométrique. De cette façon, l'électrolyte liquide a joué un double rôle :maintenir l'espace infime entre les feuilles de graphène et conduire l'électricité.

Contrairement au carbone poreux « dur » traditionnel, où l'espace est gaspillé avec des "pores" inutilement grands, la densité est maximisée sans compromettre la porosité dans l'électrode du professeur Li.

Pour créer leur matériel, l'équipe de recherche a utilisé une méthode similaire à celle utilisée dans la fabrication traditionnelle du papier, ce qui signifie que le processus pourrait être facilement et économiquement étendu pour une utilisation industrielle.

"Nous avons créé un matériau de graphène macroscopique qui va au-delà de ce qui a été réalisé précédemment. Il est presque au stade du passage du laboratoire au développement commercial, " dit le professeur Li.