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La batterie ultra
Une technologie révolutionnaire tient la promesse de charger des gadgets électroniques en quelques minutes, de ne plus jamais avoir à remplacer une batterie et de réduire le coût des voitures hybrides. En effet, la technologie a le potentiel de fournir un dispositif de stockage d'énergie dix fois plus puissant que même les dernières batteries des voitures hybrides – tout en survivant au véhicule lui-même.
La nouvelle technologie, développée au Laboratoire des systèmes électromagnétiques et électroniques du MIT, devrait améliorer les ultracondensateurs en échangeant des nanotubes de carbone, augmentant ainsi considérablement la surface des électrodes et la capacité de stocker de l'énergie.
Les ultracondensateurs, une version gonflée des condensateurs largement utilisés en électronique, existent depuis des décennies. Ils sont connus pour être puissants, c'est-à-dire capables d'absorber et de libérer rapidement de l'électricité. Mais ils ne peuvent pas stocker beaucoup d'énergie, donc leur électricité stockée est épuisée en quelques secondes. En conséquence, ils ont été limités à des applications de niche, telles que la fourniture de pointes de puissance rapides dans certains bus de transport en commun hybrides.
Maintenant, les chercheurs du MIT ont trouvé ce qu'ils pensent être un moyen d'améliorer plusieurs fois l'endurance des ultracondensateurs – permettant aux appareils de conserver les avantages de puissance et de longévité, tout en stockant à peu près autant d'énergie que les batteries utilisées dans les hybrides.
La quantité d'énergie que les ultracondensateurs peuvent contenir est liée à la surface et à la conductivité de leurs électrodes. Les chercheurs ont augmenté la surface de plus d'un ordre de grandeur en utilisant des nanotubes de carbone, explique Joel Schindall, professeur de génie électrique au MIT et l'un des chercheurs du projet. Un centimètre carré de plaque conductrice lorsqu'il est recouvert de nanotubes a une surface d'environ 50 000 centimètres carrés, contre 2 000 centimètres carrés en utilisant le carbone dans un ultracondensateur commercial aujourd'hui. Les nanotubes de carbone très purs sont également extrêmement conducteurs, ce qui devrait augmenter la puissance de sortie par rapport aux ultracondensateurs existants, selon les chercheurs.
La technologie peut également trouver des applications au-delà des hybrides. Les ultracondensateurs pourraient permettre de recharger les ordinateurs portables et les téléphones portables en une minute. Et contrairement aux batteries d'ordinateurs portables, qui commencent à perdre leur capacité à tenir la charge après un an ou deux, elles peuvent encore fonctionner longtemps après que l'appareil soit obsolète. Théoriquement, il n'y a aucun processus qui obligerait à remplacer [l'ultracondensateur], explique le professeur John Kassakian, un autre des chercheurs.
Le principal obstacle auquel la nouvelle technologie est susceptible d'être confrontée n'est pas technique mais économique. Les nanomatériaux sont probablement cent ou mille fois plus chers, aujourd'hui, que les matériaux que nous utilisons, déclare Michael Sund, porte-parole de Maxwell Technologies, San Diego CA, un fabricant d'ultracondensateurs commerciaux. Les marchés que nous desservons sont axés sur les prix. Si notre produit stockait cent fois plus d'énergie, mais coûtait cent fois plus cher, il n'y aurait peut-être pas de marché pour cela.
Cependant, les chercheurs du MIT espèrent qu'avec le temps, et avec l'aide d'économies d'échelle, les ultracondensateurs à nanotubes pourront être fabriqués pour le même coût que les batteries.
La prochaine étape consiste à mesurer les performances d'un dispositif utilisant les nanotubes de carbone et à faire croître les nanomatériaux sur un substrat flexible qui peut être enroulé dans un ultracondensateur à grande échelle.