Une électrode en or multiplie par mille la capacité de stockage des micro-supercondensateurs

Une équipe internationale met au point une électrode de micro-supercondensateur à base d’or poreux et d’oxyde de ruthénium qui offre une densité d’énergie de 0,5 J/cm², soit 1 000 fois les valeurs actuelles. Les micro-supercondensateurs peuvent ainsi rivaliser en capacité avec les micro-batteries Li-ion tout en gardant leurs avantages en termes de puissance et de durée de vie.

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Une électrode en or multiplie par mille la capacité de stockage des micro-supercondensateurs
Cette électrode à base d’or poreux et d’oxyde de ruthénium offre une densité d’énergie de 0,5 J/cm², une aubaine pour les micro-supercondensateurs.

Pour répondre aux besoins grandissant en énergie des appareils nomades, la miniaturisation des dispositifs de stockage d’énergie est devenue nécessaire. Deux technologies s’affrontent : les micro-batteries et les micro-supercondensateurs.

Très répandues, les micro-batteries engrangent une grande quantité d’énergie grâce à leurs propriétés chimiques. Elles craignent en revanche les écarts de température et souffrent d’une faible puissance électrique et d’une durée de vie limitée, souvent aux alentours de quelques centaines de cycles de charge/décharge. À l’inverse, les micro-supercondensateurs disposent d’une grande puissance et d’une durée de vie théoriquement infinie, mais ne peuvent stocker qu’une faible quantité d’énergie, ce qui limitait pour le moment leur utilisation.

Mais, selon un article publié aujourd’hui dans la revue Advanced Materials, ce temps semble révolu. En effet, une équipe de chercheurs du Laboratoire d’analyse et d’architecture des systèmes (LAAS-CNRS) de Toulouse, et de l’Institut national de la recherche scientifique (INRS) au Québec, a mis au point un matériau d’électrode qui permet à ces micro-condensateurs électrochimiques de se rapprocher des résultats des batteries, sans pour autant perdre leurs avantages.

Ce matériau dispose d’une densité d’énergie, c’est-à-dire la quantité d’énergie qu’il peut emmagasiner sur un volume ou une surface donnés, qui surpasse tous les systèmes proposés jusqu’à présent. L’électrode est constituée d’une structure en or extrêmement poreuse, synthétisée par un procédé électrochimique, dans laquelle de l’oxyde de ruthénium a été inséré. Ces matériaux onéreux restent ici utilisables, car la taille des composants est de l’ordre du millimètre carré. Cette électrode a ensuite servi à fabriquer un micro-supercondensateur d’une densité d’énergie de 0,5 J/cm², soit environ 1 000 fois celle des micro-supercondensateurs existants, et un résultat très proche des caractéristiques des micro-batteries Li-ion actuelles.

« Avec cette nouvelle densité d’énergie, leur longue durée de vie, leur forte puissance et leur tolérance aux écarts de température, ces micro-supercondensateurs pourraient enfin être utilisés sur des microsystèmes embarqués autonomes », estiment les chercheurs.

Jean-François Prevéraud

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