Les appareils électroniques personnels tels que les téléphones portables et les ordinateurs portables pourraient bénéficier de certains des matériaux les plus légers au monde.

Les chercheurs de Lawrence Livermore se sont tournés vers l'aérogel de graphène pour améliorer le stockage d'énergie électrique qui pourrait éventuellement être utilisé pour atténuer les fluctuations de puissance dans le réseau énergétique.

L'équipe a découvert que les électrodes de supercondensateur à base d'aérogel de graphène pourraient être particulièrement utiles dans le secteur des véhicules électriques car elles présentent une surface élevée, bonne conductivité électrique, inertie chimique et stabilité en cyclage à long terme.

Les systèmes de stockage d'énergie pour véhicules électriques ont des exigences particulièrement élevées car ils doivent combiner puissance et densité énergétique élevées, cyclabilité, sécurité et faible coût. Les supercondensateurs (également appelés ultracondensateurs ou condensateurs électriques à double couche) peuvent aider à répondre à ces exigences en raison de leur densité de puissance élevée et de leur excellente stabilité en cyclage.

« Les supercondensateurs commerciaux à base de carbone sont utilisés pour récupérer l'énergie de freinage dans de nombreux véhicules (voitures, les autobus, les trains, etc.) et d'ouvrir les issues de secours de l'Airbus A380, " Patrick Campbell de LLNL a déclaré. "Nos matériaux peuvent potentiellement améliorer les performances de ces supercondensateurs commerciaux de plus de 100 pour cent."

Par rapport aux électrodes de supercondensateur traditionnelles à base de carbone fabriquées à partir de noir de carbone et de matériaux liants, les aérogels de graphène offrent de nombreux avantages tels que le contrôle de la densité et de la distribution de la taille des pores, et une conductivité accrue due aux lieurs de carbone entre les feuilles de charbon actif et à l'absence de matériaux liants.

Des aérogels dérivés du carbone ainsi que des matériaux inorganiques ont été développés au LLNL et ont trouvé un certain nombre d'applications, de la capture de la poussière spatiale au revêtement intérieur des cibles du National Ignition Facility.

"Les aérogels de graphène sont un type d'aérogel relativement nouveau qui sont idéaux pour les applications de stockage d'énergie en raison de leur surface extrêmement élevée, excellentes propriétés mécaniques et très haute conductivité électrique, ", a déclaré Campbell. "Nous avons exploré diverses façons d'améliorer leurs propriétés de stockage d'énergie, telles que l'augmentation de la densité des électrodes par compression mécanique. La stratégie de modification non covalente est simplement une autre voie pour augmenter la capacité de stockage d'énergie électrique."

Alors que l'utilisation dans l'électronique personnelle ou d'autres applications à haute puissance où l'énergie doit être stockée et libérée très rapidement n'a pas encore été testée, les perspectives sont prometteuses, dit Juergen Biener, Chef d'équipe de LLNL.

La recherche apparaîtra comme l'article de couverture dans le numéro du 14 novembre du Journal de la chimie des matériaux A . D'autres chercheurs de Livermore impliqués dans le projet incluent Brandon Wood, Marcus Worsley et Ted Baumann.