Supercondensateur flexible révolutionnaire permet la recharge des VE en 10 minutes

Des chercheurs ont construit un supercondensateur flexible qui offre à la fois une haute densité de puissance et une haute densité d'énergie.

Il ne montre aucune dégradation de performance, même lorsqu'il est plié à 180 degrés.

Il conserve 97,8 % de sa capacité après 5 000 cycles.

Le matériau optimisé

Les supercondensateurs sont des dispositifs de stockage d'énergie électrochimique prometteurs pour les alimentations mobiles. Ils comblent l'écart entre les batteries rechargeables et les condensateurs électrolytiques.

Bien qu'ils puissent offrir des opérations sûres, une haute densité de puissance et une longue durée de vie cyclique, leurs applications pratiques sont limitées par leur faible densité d'énergie.

Maintenant, des chercheurs de l'University College London et de l'Académie chinoise des sciences ont conçu un supercondensateur flexible qui se charge rapidement et stocke en toute sécurité une quantité incroyable d'énergie pour une utilisation sur une longue période.

Contrairement aux condensateurs haute puissance existants, il peut stocker un grand volume d'énergie dans un minuscule espace. Bien que le dispositif soit encore à son stade initial de développement, il a montré un grand potentiel comme alimentation portable dans de nombreuses applications telles que smartphones, technologies portables et véhicules électriques (VE).

Ce supercondensateur nouvellement développé peut être utilisé soit aux côtés de la technologie de batterie existante, soit comme remplacement pour celle-ci, pour fournir plus de puissance.

Il n'inclut aucun électrolyte liquide (ce qui minimise le risque d'explosion) et peut se plier à 180 degrés sans dégrader les performances. Ces caractéristiques en font un candidat parfait pour l'intégration dans les appareils portables et les smartphones pliables.

Le matériau optimisé

L'équipe de recherche a construit un nouveau design qui utilise un matériau d'électrode en graphène spécialisé avec des pores. La taille des pores peut être modifiée pour stocker la charge efficacement. Ils ont testé le matériau dans de multiples configurations et ont trouvé que le dispositif performe le mieux quand les tailles de pores sont égales au diamètre des ions dans l'électrolyte.

Ce réglage donne au nouveau supercondensateur deux caractéristiques :

1. Haute densité de puissance : la vitesse à laquelle il peut charger/décharger.
2. Haute densité d'énergie : la durée pendant laquelle il peut fonctionner.

En contraste, les supercondensateurs existants ne présentent qu'une de ces caractéristiques.

La densité d'énergie maximale du supercondensateur atteint 88,1 Watt-heure par litre (Wh/L) — la plus haute densité d'énergie atteinte par un supercondensateur à base de carbone à ce jour.

Référence : Nature Energy | DOI:10.1038/s41560-020-0560-6 | UCL

Les batteries au plomb-acide existantes utilisées dans les VE ont une densité d'énergie de 50-90 Wh/L, alors que la technologie commerciale à charge rapide a typiquement 5-8 Wh/L.

Bien que la densité d'énergie du nouveau supercondensateur soit comparable à celle des batteries au plomb-acide, sa densité de puissance est de 10 000 Watt par litre – deux ordres de grandeur supérieurs aux batteries au plomb-acide standard.

Le supercondensateur de 6cm×6cm ne montre aucune dégradation de performance, même quand il est plié à 180 degrés. De plus, il conserve 97,8 % de sa capacité après 5 000 cycles.

L'atteinte d'un tel stockage d'énergie compact représente une étape significative vers les applications pratiques pour les supercondensateurs. Capacité de charge rapide, excellente flexibilité et durabilité en font un candidat parfait pour l'alimentation portable dans l'électronique miniaturisée et les VE. Imaginez charger votre téléphone [de 0 à 100 %] en quelques minutes ou votre voiture électrique en dix minutes.

À ce jour, ce supercondensateur est loin de la commercialisation. L'équipe travaille à améliorer davantage sa conception et son efficacité.