Un supercondensateur qui fait concurrence aux batteries

R&D
Publication novembre 2016
Un supercondensateur qui fait concurrence aux batteries

Des chercheurs de l’Université centrale de Floride (UCF) ont mis au point un supercondensateur doté d’une densité de stockage de l’électricité supérieure à des batteries lithium. En effet, celui-ci permettrait une autonomie 20 fois plus importantes que les composants actuels et permettrait 30 000 cycles de chargement optimums tout en se rechargeant à très grande vitesse « quelques secondes pour une semaine d’autonomie », promettent les chercheurs.

Les chercheurs de l’UCF ont utilisé des feuilles de quelques atomes d’épaisseur (ou « 2D ») de sulfure de tungstène (WS2). Il s’agit d’un métal de transition, pour recouvrir en plusieurs couches, comme des feuilles enroulées autour d’un axe, des fils nanométriques (« 1D ») conducteurs. Ces nano-fils facilitent le transfert rapide des électrons tandis que les couches de WS2 ont la fonction de stocker les électrons à leur surface. Le nombre important de couches enroulées permet d’obtenir une surface totale importante à même de stocker beaucoup d’électrons autour du fil. Le nombre total de ces nanostructures détermine ensuite la capacité de stockage globale du dispositif.

Même si le principe était connu depuis plusieurs années, aucune équipe n’était parvenue jusqu’ici à trouver un procédé chimique simple, décrit en détail dans la publication scientifique de l’équipe dans le journal ACS Nano, pour réaliser facilement cette intégration des feuilles sur les nanofils conducteurs.

Les supercondensateurs se distinguent des batteries par le fait qu’ils stockent les électrons sous l’effet d’un champ électrostatique à la surface du matériau adéquat, alors que les batteries classiques font intervenir des réactions électrochimiques. Cette propriété permet aux supercondensateurs de se recharger ou de se décharger beaucoup plus rapidement qu’une batterie  avec une durée de vie (nombre de cycles sans dégradation des propriétés) beaucoup plus importante (les électrodes se dégradent à force de répétition des réactions chimiques dans les batteries).

Jusqu’ici, les supercondensateurs disposaient généralement d’une très faible densité de stockage car les électrons ne sont stockés qu’à la surface, ce qui n’étaient pas adaptés à nos smartphones et autres appareils mobiles.

Parcontre, le supercondensateur mis au point par l’équipe aurait, une densité de stockage nettement supérieure : 3 200 mAh par gramme contre seulement 300 mAh pour les batteries classiques et une durée de vie supérieure à 30 000 cycles, contre 1500 pour les batteries. Si la technologie n’est pas encore prête à la commercialisation comme le précise l’équipe, la preuve de concept de leur « recette » de fabrication est faite et fera l’objet de brevets visant à atteindre des contraintes de production industrielle.