[News] Un nouveau matériau pour des supercondensateurs bien plus puissants

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[News] Un nouveau matériau pour des supercondensateurs bien plus puissants

Message par Adrien » 24/02/2020 - 8:00:31

Supercondensateurs: des « tapis brosses » de nanotubes de carbone sur feuille d’aluminium

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(c) CEA
Un nouveau matériau d'électrode pour supercondensateurs a été développé par l'Iramis et ses partenaires : composé de « tapis » de nanotubes de carbone alignés sur feuille d'aluminium, il devrait permettre d'augmenter significativement la puissance électrique stockée. Un résultat indispensable à l'industrialisation portée par la start-up NawaTechnologies.

À mi-chemin entre condensateurs et batteries, les supercondensateurs présentent des temps de charge et décharge ultrarapides. Leur marché se développe malgré le plafonnement de la puissance électrique stockée. Une voie pour lever ce verrou consiste à utiliser de nouveaux matériaux d'électrode, à base de nanotubes de carbone verticalement alignés, imprégnés de polymères conducteurs. Le défi consiste à abaisser la température des process de fabrication de ces nanotubes de manière à les faire croître sur une feuille d'aluminium, permettant une production en continu.

Cette étape vient d'être franchie avec succès. Un procédé simple, peu coûteux et transposable à grande échelle a été optimisé pour produire un tapis de nanotubes purs (99,5 %) et denses, sur feuille d'aluminium. Plus précisément, le procédé repose sur un dépôt chimique en phase vapeur catalytique (Catalytic Chemical Vapor Deposition), assisté par aérosols. Le réacteur est alimenté en continu et simultanément par les précurseurs du carbone (acétylène) et du catalyseur métallique (ferrocène). La croissance sur substrat en aluminium impose une température inférieure au point de fusion de ce métal (660 °C), ce qui a pour effet de ralentir la croissance des nanotubes. Ce ralentissement se trouve compensé grâce au choix de l'acétylène comme source de carbone, plus réactif à basse température. Son débit doit cependant être ajusté de manière à optimiser la croissance du tapis de nanotubes dont l'épaisseur peu atteindre 200 µm.

NawaTechnologies et NawaLab

L'Iramis et ses partenaires ont mis au point un procédé de fabrication de nanotubes de carbone alignés qui a conduit à la création de la start-up NawaTechnologies en 2013, puis de NawaLab, laboratoire de recherche commun entre l'Iramis, CY Cergy Paris Université et l'Université de Tours.

Co-développé à NawaLab, un nouveau concept d'électrodes, où du carbone excédentaire est inséré dans la couche de nanotubes alignés, a donné naissance à des dispositifs de forte puissance, en cours d'exploitation par NawaTechnologies. Sont également à l'étude, pour une gestion optimale de l'énergie, des dispositifs hybrides associant des batteries, avec leur grande capacité de stockage d'énergie, et des supercondensateurs autorisant des charges et décharges rapides.

Références:
Single-step synthesis of vertically aligned carbon nanotube forest on aluminium foils, Nanomaterials

Source: CEA

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