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Posté par Redbran le Vendredi 29/09/2017 à 12:00
Miniaturisés, les nanosupercondensateurs gagnent en performance
Prisés pour leur durée de vie théoriquement infinie, les supercondensateurs stockent l'électricité pour de nombreuses applications. Des chercheurs du LAAS-CNRS, de l'Institut Jean Lamour et de l'INRS en ont conçu un premier modèle à l'échelle nanométrique. Loin de souffrir de la miniaturisation, il présente des performances hors du commun. Ces travaux sont publiés dans la revue ACS Energy Letters.

Tout comme les batteries, les supercondensateurs stockent l'énergie électrique (Un apport d'énergie électrique à un système électrotechnique est nécessaire pour qu'il effectue un travail : déplacer une charge, fournir de la lumière,...). Ils se démarquent par leur plus grande puissance (Le mot puissance est employé dans plusieurs domaines avec une signification particulière :) et leur meilleure durée de vie (La vie est le nom donné :), mais emmagasinent en revanche moins d'énergie (Dans le sens commun l'énergie désigne tout ce qui permet d'effectuer un travail, fabriquer de la chaleur, de la lumière, de produire un mouvement.). Les différentes vagues de miniaturisation des composants électroniques ont plutôt épargné les supercondensateurs, leur fabrication par photolithographie peine en effet à atteindre des résolutions inférieures au micron. Des chercheurs du Laboratoire d'analyse et d'architecture (L’architecture peut se définir comme l’art de bâtir des édifices.) des systèmes 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).) (LAAS-CNRS), 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...) Jean Lamour (CNRS/Université de Lorraine) et de l'Institut national de la recherche scientifique (La recherche scientifique désigne en premier lieu l’ensemble des actions entreprises en vue de produire et de développer les connaissances...) (INRS) du Québec ont cependant conçu les premiers nanosupercondensateurs.

Ils ont pour cela utilisé une sonde (Une sonde spatiale est un vaisseau non habité envoyé par l'Homme pour explorer de plus près des objets du système solaire et, pour certaines, l'espace qui est au-delà. Cela couvre à la fois les mesures in situ (champs...) ionique focalisée, qui grave les motifs des supercondensateurs sur une fine couche de ruthénium. Le composant est ensuite oxydé par un procédé électrochimique. Le résultat se présente sous la forme de cellules d'une dizaine de micromètres carrés, dont les électrodes ne sont plus séparées que de quelques centaines de nanomètres. Outre leur taille réduite, ils affichent de bien meilleures caractéristiques que les supercondensateurs classiques, en particulier au niveau des densités d'énergie et de puissance.

Grâce à la réduction extrême de la distance séparant les deux électrodes et pour des raisons cinétiques, ces composants possèdent une tension (La tension est une force d'extension.) beaucoup plus élevée que celle des systèmes de grande taille. Ils peuvent en outre alterner très rapidement leurs cycles de charge (La charge utile (payload en anglais ; la charge payante) représente ce qui est effectivement transporté par un moyen de transport donné, et qui donne lieu à un paiement ou un bénéfice non pécuniaire pour être transporté.) et de décharge. Ces travaux devraient permettre de mieux comprendre le fonctionnement des supercondensateurs, un secteur encore en pleine expansion.

Si ces versions nanométriques restent trop petites pour les applications actuelles, les chercheurs envisagent de les monter en série sur de grandes surfaces. Elles pourraient alors alimenter n'importe quel appareil.


© LAAS-CNRS
Représentation schématique d'un nanosupercondensateur nanostructuré par faisceau d'ions focalisés

Références publication:
Atypical Properties of FIB-Patterned RuOx Nanosupercapacitors
A. Ferris, B. Reig, A. Eddarir, J.-F. Pierson, S. Garbarino, D. Guay, D. Pech,
ACS Energy Letters (2017)
Doi:10.1021/acsenergylett.7b00435

Contact chercheur:
David Pech – LAAS-CNRS

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Source: CNRS-INSIS