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Posté par Redbran le Lundi 06/02/2017 à 12:00
Inédit: des électrolytes boostent les supercondensateurs
Les dispositifs de stockage électrochimique de l’énergie, batteries et supercondensateurs, sont constitués de deux électrodes séparées par un électrolyte. Jusqu’à maintenant, on pensait que la quantité d’énergie stockée dépendait essentiellement de la nature des matériaux d’électrodes et que le rôle de l’électrolyte est limité au transport (Le transport est le fait de porter quelque chose, ou quelqu'un, d'un lieu à un autre, le plus souvent en utilisant des véhicules et des voies de communications (la route, le canal ..). Par assimilation, des actions de...) des ions dans le milieu. Contre toute attente, une équipe de l’Institut (Un institut est une organisation permanente créée dans un certain but. C'est habituellement une institution de recherche. Par exemple, le Perimeter Institute for Theoretical Physics est un tel...) Charles Gerhardt (CNRS/Université de Montpellier), membre du réseau sur le stockage électrochimique de l’énergie du CNRS (Le Centre national de la recherche scientifique, plus connu sous son sigle CNRS, est le plus grand organisme de recherche scientifique public français (EPST).), a montré que l’électrolyte contribuait aussi fortement au stockage de l’énergie, en particulier dans les supercondensateurs. Les chercheurs ont synthétisé des électrolytes à base de liquides ioniques chimiquement modifiés qui permettent d’augmenter la capacité de stockage jusqu’à 300 %. Ces résultats sont parus dans la revue Nature Materials.

L’utilisation de l’électricité dans de nombreux objets mobiles (ordinateur portable, smartphone, voiture électrique…) impose son stockage dans des batteries ou des supercondensateurs. Ces dispositifs électrochimiques mettent en jeu un mouvement des ions dans le milieu qui sépare deux électrodes, l’électrolyte, constitué d’un sel dissout dans un solvant organique (La chimie organique est une branche de la chimie concernant la description et l'étude d'une grande classe de molécules à base de carbone : les composés organiques.) ou de l’eau (L’eau est un composé chimique ubiquitaire sur la Terre, essentiel pour tous les organismes vivants connus.). Le rôle de l’électrolyte était jusqu’à présent limité au transport des ions et elle ne contribuait pas directement au stockage.

Les chercheurs de l’Institut Charles Gerhardt de Montpellier sont parvenus à conférer de nouvelles propriétés aux électrolytes pour qu’elles participent au stockage. Par assemblage moléculaire contrôlé, ils ont ainsi greffé des fonctions dites rédox sur les ions du liquide (La phase liquide est un état de la matière. Sous cette forme, la matière est facilement déformable mais difficilement compressible.) ionique, les rendant aptes à stocker de l’énergie électrique en plus de celle stockée dans le matériau d’électrode qui était le seul à le faire jusqu’à maintenant. Ils ont pu mesurer une augmentation allant jusqu’à 300 % de l’énergie stockée dans un supercondensateur (Un supercondensateur est un condensateur de technique particulière permettant d'obtenir une densité de puissance et une densité d'énergie intermédiaire entre les batteries et les condensateurs...). Pour la première fois, l’amélioration des performances n’est plus limitée à la formulation (La formulation est une activité industrielle consistant à fabriquer des produits homogènes, stables et possédant des propriétés spécifiques,...) de nouveaux matériaux d’électrodes plus efficaces mais c’est l’électrolyte qui participe également au stockage.

Mais ce concept d’électrolyte intelligent n’est pas limité à cette seule fonction énergétique. L’équipe développe maintenant des électrolytes qui se solidifient lorsque le dispositif est chargé, ce qui limite les risques de fuites de liquide et maintient plus longtemps le dispositif chargé lorsqu’il n’est pas utilisé. L’aventure de ces électrolytes intelligents ne fait que commencer !

Référence publication:
Eléonore Mourad, Laura Coustan, Pierre Lannelongue, Dodzi Zigah, Ahmad Mehdi, André Vioux, Stefan A. Freunberger, Frédéric Favier & Olivier Fontaine
Biredox ionic liquids with solid-like redox density in the liquid state for high-energy supercapacitors
Nature Materials 28 novembre 2016
DOI: 10.1038/NMAT4808

Contact chercheur:
Olivier Fontaine, Institut Charles Gerhardt Montpellier

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Source: CORDIS-Europa
 
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