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Un micro-supercondensateur fabriqué à l'aide d'une nouvelle électrode a atteint une densité d'énergie 1000 fois supérieure aux condensateurs électrochimiques existants. Avec une telle performance qui s'apparente à celle des micro-batteries Li-ion actuelles, ce dispositif de stockage d'énergie constitue une réelle option pour des applications allant de l'électronique nomade aux réseaux de capteurs autonomes sans fil. Fruit d'une collaboration entre des chercheurs du Centre Énergie Matériaux Télécommunications de l'INRS et du Laboratoire d'analyse et d'architecture des systèmes (LAAS-CNRS), cette avancée est décrite dans un article qui vient de paraître dans Advanced Materials.
« L'étendue de la surface et la taille des pores de l'électrode sont des éléments déterminants pour obtenir une grande capacité de stockage. Pour concevoir cette nouvelle électrode 3D, nous avons synthétisé par un procédé électrochimique une structure en or très poreuse. De l'oxyde de ruthénium, un matériau pseudocapacitif qui présente une conductivité électronique élevée et une très bonne cyclabilité, a ensuite été inséré dans cette structure, générant ainsi une densité d'énergie inégalée jusqu'ici. Dans ce type d'applications, la taille des composants est réduite de l'ordre de quelques millimètres carrés, ce qui rend possible l'utilisation de ces matériaux onéreux », précise le professeur Daniel Guay de l'INRS, titulaire de la Chaire de recherche du Canada en matériaux énergétiques.
La miniaturisation des dispositifs de stockage de l'énergie est essentielle pour assurer l'autonomie énergétique de plus en plus en demande des systèmes électroniques autonomes et des technologies sans fil. Le plus souvent utilisées, les micro-batteries laissent à désirer notamment en termes de durée de vie, de puissance et de stabilité thermique. Elles posent également des problèmes de fonctionnement dans des conditions de température extrêmes. Quant aux micro-supercondensateurs, ils ont une durée de vie quasi illimitée, une stabilité plus grande, une densité de puissance plus élevée, une faible résistance interne et une capacité à fonctionner à différentes températures, mais offrent beaucoup moins de réserve d'énergie que les batteries.
Dans cette perspective, le micro-supercondensateur mis au point par l'équipe de chercheurs français et québécois constitue une avenue prometteuse pour satisfaire aux exigences actuelles en matière d'indépendance énergétique, puisqu'il allie les forces de ces deux dispositifs de stockage de l'énergie.
Cette recherche a été réalisée par Anaïs Ferris, Sébastien Garbarino, Daniel Guay et David Pech. Les résultats ont été publiés le 30 septembre 2015 dans la revue Advanced Materials (DOI : 10.1002/adma.201503054) sous le titre « 3D RuO2 Microsupercapacitors with Remarkable Areal Energy ». Cette recherche a bénéficié notamment du soutien du réseau français RENATECH et de la Chaire de recherche du Canada en matériaux énergétiques de l'INRS.
À propos du LAAS
Situé à Toulouse, le Laboratoire d'analyse et d'architecture des systèmes (LAAS-CNRS) est une unité du CNRS rattachée à l'Institut des sciences de l'ingénierie et des systèmes et à l'Institut des sciences de l'information et de leurs interactions. Ses équipes mènent des recherches en sciences et technologies de l'information et étudient des systèmes suivants : robotique et intelligence artificielle, automatique et traitement du signal, systèmes informatiques critiques, micro et nano systèmes.
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Advanced Materials