La multiplication exponentielle
des objets connectés industriels
n’est possible qu’en rendant
la plupart de ces derniers
autonomes en énergie. Face aux
problèmes que posent les batteries
(sécurité, maintenance, etc.), les
microcondensateurs pourraient
constituer une alternative.
A vec le développement des systèmes électroniques embarqués et des technologies sans fil, la miniaturisation des
dispositifs de stockage d’énergie est
devenue nécessaire. Très répandues,
les microbatteries engrangent une
grande quantité d’énergie grâce
à leurs propriétés chimiques. Par
contre, elles sont sensibles aux
écarts de température et souffrent
d’une faible puissance électrique tout
en ayant une durée de vie limitée
à quelques centaines de cycles de
charge et décharge.
Développés depuis une dizaine d’années, les microsupercondensateurs
constituent une alternative inté-
ressante aux microbatteries en
raison de leur puissance élevée et
de leur longue durée de vie. Mais
jusqu’à présent, ils stockaient considérablement moins d’énergie que
les microbatteries, ce qui limitait
leur utilisation. Des chercheurs du
Laboratoire d’Analyse et d’Architecture des Systèmes(1)(LAAS-CNRS) à
Toulouse et de l’Institut National de
la Recherche Scientifique (INRS) au
Québec, viennent de mettre au point
un matériau d’électrode qui permet à
ces condensateurs électrochimiques
de se rapprocher des résultats des
batteries, sans pour autant perdre
leurs avantages.
S’ils font l’objet d’un nombre croissant de travaux depuis une dizaine
d’années, les microsupercondensateurs n’ont pas encore trouvé
d’applications concrètes. En effet,
leur faible densité d’énergie, c’est-
à-dire la quantité d’énergie qu’ils
peuvent emmagasiner sur un volume
ou une surface donnés, ne leur
permet pas d’alimenter durablement
des capteurs ou des composants
électroniques. Des chercheurs de
l’équipe Intégration de systèmes
de gestion de l’énergie du LAASCNRS, en collaboration avec l’Institut
national de la recherche scientifique
du Québec, ont réussi à lever cette
limitation en alliant le meilleur des
microsupercondensateurs et des
microbatteries.
Ils ont ainsi mis au point un matériau
d’électrode dont la densité d’énergie
surpasse tous les systèmes proposés jusqu’à présent. L’électrode est
constituée d’une structure en or
extrêmement poreuse, synthétisée
par un procédé électrochimique,
dans laquelle de l’oxyde de ruthé-
nium a été inséré. Ces matériaux
onéreux restent ici utilisables car la
taille des composants est de l’ordre
du millimètre-carré. Cette électrode
a ensuite servi à fabriquer un microsupercondensateur d’une densité
d’énergie de 0,5 J/cm², soit environ
1 000 fois celle des microsupercondensateurs existants, et un résultat
très proche des caractéristiques des
microbatteries Li-ion actuelles.
Avec cette nouvelle densité d’énergie, leur longue durée de vie, leur
forte puissance et leur tolérance aux
écarts de température, ces microsupercondensateurs pourraient
enfin être utilisés sur des microsystèmes embarqués autonomes et
intelligents.
