Un supercondensateur révolutionnaire égale l'énergie de la batterie tout en offrant une puissance supérieure

Université Monash, Melbourne, Australie

Les ingénieurs ont conçu un supercondensateur offrant à la fois une densité énergétique élevée et une densité de puissance élevée dans un seul boîtier. (Image :Les chercheurs)

Dans une étude publiée dans Nature Communications , l'équipe révèle un nouveau type de matériau à base de carbone qui permet aux supercondensateurs de stocker autant d'énergie que les batteries au plomb traditionnelles, tout en fournissant de l'énergie beaucoup plus rapidement que ce que les batteries conventionnelles peuvent gérer.

Les supercondensateurs constituent une classe émergente de dispositifs de stockage d’énergie qui stockent la charge de manière électrostatique plutôt que par le biais de réactions chimiques comme les batteries. Jusqu'à présent, un obstacle majeur résidait dans le fait que seule une petite fraction de la surface du matériau carboné, essentielle au stockage de l'énergie, était accessible à l'utilisation.

Le professeur Mainak Majumder, directeur du centre de recherche ARC pour la fabrication avancée avec des matériaux 2D (AM2D), basé au département de génie mécanique et aérospatial de Monash, était membre de l'équipe de recherche.

"Notre équipe a montré comment libérer une bien plus grande surface de cette surface en modifiant simplement la façon dont le matériau est traité thermiquement", a déclaré le professeur Majumder. "Cette découverte pourrait nous permettre de construire des supercondensateurs à charge rapide qui stockent suffisamment d'énergie pour remplacer les batteries dans de nombreuses applications et la fournir beaucoup plus rapidement."

Le secret réside dans une nouvelle architecture matérielle développée par l'équipe, appelée oxyde de graphène réduit multi-échelle (M-rGO), synthétisée à partir de graphite naturel.

À l’aide d’un processus de recuit thermique rapide, les chercheurs ont créé une structure de graphène hautement incurvée avec des voies précises permettant aux ions de se déplacer rapidement et efficacement. Le résultat est un matériau qui offre à la fois une densité énergétique élevée et une densité de puissance élevée, une combinaison rarement obtenue dans un seul appareil.

Petar Jovanović, chercheur au centre ARC AM2D et co-auteur de l'étude, a déclaré que lorsqu'ils étaient assemblés dans des dispositifs à cellules de poche, les supercondensateurs Monash délivraient des densités d'énergie volumétriques allant jusqu'à 99,5 Wh/L (en électrolytes liquides ioniques); densités de puissance pouvant atteindre 69,2 kW/L ; et des capacités de charge rapide avec une excellente stabilité de cycle.

"Ces paramètres de performance sont parmi les meilleurs jamais rapportés pour les supercondensateurs à base de carbone et, surtout, le processus est évolutif et compatible avec les matières premières australiennes", a déclaré Jovanović.

Phillip Aitchison, directeur technique de Ionic Industries, spin-off de l'Université Monash, et co-auteur de l'étude, a déclaré que la technologie était désormais commercialisée. "Ionic Industries a été créée pour commercialiser des innovations telles que celles-ci et nous produisons désormais des quantités commerciales de ces matériaux à base de graphène", a déclaré Aitchison. "Nous travaillons avec des partenaires de stockage d'énergie pour apporter cette avancée aux applications orientées marché, où une énergie élevée et une fourniture rapide d'énergie sont essentielles."

Pour plus d'informations, contactez Petar Jovanovic à Cette adresse e-mail est protégée contre les robots spammeurs. Vous devez activer Javascript pour le visualiser..