« Les micro-supercondensateurs sont une source d'énergie idéale pour l’IoT », pointe David Pech, chercheur au LAAS

Le 3 février s’est tenu à Paris le colloque « Microénergie pour l’internet des objets », organisé par le CNRS. A cette occasion, de nombreuses technologies de récupération ou de stockage d’énergie ont été présentées. Parmi les plus prometteuses, les micro-supercondensateurs peuvent faire valoir leurs atouts pour les réseaux de capteurs : puissance et durée de vie. David Pech, chercheur au laboratoire d’analyse et d’architecture des systèmes (LAAS) de Toulouse, détaille pour Industrie & Technologies comment cette technologie se développe.

 

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« Les micro-supercondensateurs sont une source d'énergie idéale pour l’IoT », pointe David Pech, chercheur au LAAS

Les micro-supercondensateurs lorgnent l'internet des objets (IoT). Pourquoi ?

Les réseaux IoT sont constitués de nombreux objets dotés de micro-capteurs communiquant par intermittence. Pour conserver une basse consommation énergétique, ces capteurs restent en veille autant que possible et n'envoient leurs informations que durant un laps de temps très court. Ce qui se traduit par des pics de puissance électrique consommée. Les micro-supercondensateurs, d’une taille inférieure à 1 cm2, sont particulièrement adaptés à ce besoin intermittent. Par rapport aux batteries, les supercondensateurs permettent de décharger plus de puissance mais au détriment de leur capacité énergétique [la quantité d'énergie stockée, ndlr]. En outre, les micro-supercondensateurs possèdent une durée de vie nettement supérieure aux batteries. C’est un atout pour les réseaux regroupant plusieurs centaines de capteurs dont on ne peut se permettre d'avoir à changer régulièrement la batterie. La source d’énergie ne doit pas être un facteur limitant le déploiement des réseaux IoT. Les micro-supercondensateurs forment une source d'énergie idéale pour l'IoT.

Quels sont les travaux actuels dans le domaine ?

L’objectif est d’augmenter l’énergie stockée. Ce qui nous intéresse, ce sont les performances par unité de surface. Pour augmenter l’énergie stockée, nous passons par une structuration tri-dimensionnelle des électrodes qui nous permet, pour une même surface, d’augmenter la quantité d’énergie. Nous travaillons sur des architectures d’électrodes avec des collecteurs de courant très poreux et avec des facteurs de forme de plusieurs milliers de centimètres carrés déployés par centimètre carré. Cette structuration permet d’augmenter de trois ordres de grandeurs la capacité d’un micro-supercondensateur. Il y a dix ans, nous n’atteignions que quelques microfarad [unité de mesure de la capacité électrique, ndlr] par centimètre carré. Maintenant nous en sommes au farad grâce à la structuration 3D.

Les électrodes du micro-supercondensateur (au centre) sont structurées en 3D pour augmenter la capacité de 3 ordres de grandeur.

Quels sont les matériaux que vous utilisez pour concevoir ces électrodes ?

Nous travaillons beaucoup avec de l’oxyde de ruthénium. C’est un matériau extrêmement bon mais qui est très cher. Mais comme nous en utilisons très peu, il reste intéressant. Nous déposons le matériau sur les structurations 3D des électrodes. Il est en revanche économiquement prohibitif de réaliser des électrodes avec des matériaux utilisés dans des supercondensateurs macroscopiques. Ils sont bien trop onéreux.

Avez-vous débuté la phase d’industrialisation ?

C’est une technologie très récente, qui n’a qu’une dizaine d’années. Nous en sommes encore au stade de la recherche en labo. Nous ne sommes pas contraints par le cahier des charges d’un industriel et c’est problématique dans un sens. Nous optimisons les performances par unité de surface et nous ajustons les résultats en fonction du cas d’usage visé. Puis les résultats obtenus sont comparés avec ceux d’une batterie. Mais nous ne travaillons pas à aboutir à une application précise. Nous souhaitons toutefois accélérer dans l’industrialisation de cette technologie : en 2020 nous allons lancer une étude de marché pour évaluer plus précisément les besoins des industriels dans le domaine de l’IoT.

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