Ce morceau de papier de puissance peut stocker 1F. Crédit :Thor Balkhed
Chercheurs du Laboratoire d'électronique organique de l'Université de Linköping, Suède, ont développé le power paper, un nouveau matériau doté d'une capacité exceptionnelle à stocker l'énergie. Le matériau est constitué de nanocellulose et d'un polymère conducteur. Les résultats ont été publiés dans Sciences avancées .
Une feuille, 15 centimètres de diamètre et quelques dixièmes de millimètre d'épaisseur peuvent stocker jusqu'à 1 F, qui est similaire aux supercondensateurs actuellement sur le marché. Le matériel peut être rechargé des centaines de fois et chaque charge ne prend que quelques secondes.
C'est un produit de rêve dans un monde où l'utilisation accrue d'énergies renouvelables nécessite de nouvelles méthodes de stockage d'énergie - de l'été à l'hiver, d'une journée venteuse à une journée calme, d'une journée ensoleillée à une avec une forte couverture nuageuse.
« Les films minces qui fonctionnent comme des condensateurs existent depuis un certain temps. Ce que nous avons fait, c'est produire le matériau en trois dimensions. Nous pouvons produire des feuilles épaisses, " dit Xavier Crispin, professeur d'électronique organique et co-auteur de l'article qui vient de paraître dans Sciences avancées .
Les autres co-auteurs sont des chercheurs du KTH Royal Institute of Technology, Innventia, Université technique du Danemark et Université du Kentucky.
Le matériel, papier de puissance, ressemble et se sent comme un papier légèrement plastique et les chercheurs se sont amusés à utiliser une seule pièce pour faire un cygne en origami, ce qui donne une indication de sa force.
La base structurelle du matériau est la nanocellulose, qui sont des fibres de cellulose qui, en utilisant de l'eau à haute pression, sont décomposés en fibres aussi fines que 20 nm de diamètre. Avec les fibres de cellulose dans une solution d'eau, un polymère chargé électriquement (PEDOT:PSS), également en solution aqueuse, est ajouté. Le polymère forme alors une fine couche autour des fibres.
Crédit :Laboratoire d'électronique organique, LiU
"Les fibres recouvertes sont enchevêtrées, où le liquide dans les espaces entre eux fonctionne comme un électrolyte, " explique Jesper Edberg, étudiant en médecine, qui a mené les expériences avec Abdellah Malti, qui vient de terminer son doctorat.
Le nouveau matériau cellulose-polymère a établi un nouveau record mondial de conductivité simultanée pour les ions et les électrons, ce qui explique sa capacité exceptionnelle de stockage d'énergie. Cela ouvre également la porte à un développement continu vers une capacité encore plus élevée. Contrairement aux batteries et condensateurs actuellement sur le marché, Le power paper est produit à partir de matériaux simples - de la cellulose renouvelable et un polymère facilement disponible. Il est léger, il ne nécessite pas de produits chimiques dangereux ou de métaux lourds et il est étanche.
Le projet Power Papers est financé par la Fondation Knut et Alice Wallenberg depuis 2012.
"Ils nous laissent à nos recherches, sans exiger de longs rapports, et ils nous font confiance. Nous avons beaucoup de pression sur nous pour livrer, mais ça va si ça prend du temps, et nous vous en sommes reconnaissants, " dit le professeur Magnus Berggren, directeur du Laboratoire d'électronique organique de l'Université de Linköping.
Le nouveau power paper est comme la pâte ordinaire, qui doit être déshydraté lors de la fabrication du papier. L'enjeu est de développer un procédé à l'échelle industrielle pour cela.
"Avec KTH, Acreo et Innventia nous venons de recevoir 34 millions SEK de la Fondation suédoise pour la recherche stratégique afin de poursuivre nos efforts pour développer une méthode de production rationnelle, une machine à papier pour papier électrique, " dit le professeur Berggren.
