Les supercondensateurs au graphène sont prêts pour le stockage d'énergie des véhicules électriques, selon des ingénieurs coréens

Les véhicules électriques arrivent, prêts ou pas. Et l'une des technologies habilitantes les rendant plus conviviales pour le conducteur est l'humble batterie, en particulier les versions lithium-ion qui peuvent stocker suffisamment d'énergie pour donner à ces voitures une autonomie raisonnable pour la conduite en ville.

Bien entendu, les constructeurs automobiles sont toujours à la recherche de moyens d'améliorer l'efficacité, et donc l'autonomie, de ces véhicules. Et une façon de le faire est de récupérer et de réutiliser l'énergie qui serait normalement gaspillée lorsque les freins ralentissent un véhicule.

Cependant, il y a un problème avec les batteries conventionnelles. Le freinage se produit sur des échelles de temps mesurées en secondes, mais c'est beaucoup trop rapide pour les batteries, qui prennent généralement plusieurs heures à charger. Les constructeurs automobiles doivent donc trouver d'autres moyens de stocker cette énergie.

L'un des plus prometteurs est d'utiliser des supercondensateurs, car ils peuvent se charger rapidement puis décharger l'énergie tout aussi rapidement. En effet, de nombreux constructeurs automobiles expérimentent uniquement cette technologie.

Mais les supercondensateurs ne sont pas encore prêts pour la route ouverte. En effet, bien qu'ils se chargent et se déchargent rapidement, ils ne stockent pas beaucoup d'énergie.

De plus, ils ont tendance à s'user avec une utilisation répétée, car les matériaux à l'intérieur se décomposent avec le flux constant de charge entrant et sortant. C'est un inconvénient important dans un appareil qui devrait être utilisé des millions de fois au cours de la durée de vie d'une voiture.

Maintenant, Santhakumar Kannappan de l'Institut des sciences et technologies de Gwangju en Corée et quelques amis disent qu'ils ont une solution basée sur le matériau merveilleux du moment : le graphène. Ces gars-là ont construit des supercondensateurs hautes performances à partir de graphène qui stockent presque autant d'énergie qu'une batterie lithium-ion. Ils peuvent se charger et se décharger en quelques secondes et maintenir tout cela sur plusieurs dizaines de milliers de cycles de charge.

L'astuce que ces gars-là ont perfectionnée est de fabriquer une forme de graphène très poreuse qui a une énorme surface interne. Ils créent ce graphène en réduisant les particules d'oxyde de graphène avec de l'hydrazine dans de l'eau agitée aux ultrasons.

La poudre de graphène est ensuite conditionnée dans une cellule en forme de pièce de monnaie et séchée à 140 °C et à une pression de 300/kg/cm pendant cinq heures.

L'électrode de graphène résultante est très poreuse. Un seul gramme de ce produit a une surface plus grande qu'un terrain de basket. C'est important car cela permet à l'électrode d'accueillir beaucoup plus d'électrolyte (un liquide ionique appelé EBIMF 1 M). Et cela détermine finalement la quantité de charge que le supercondensateur peut contenir.

Kannappan and co ont mesuré les performances de leur supercondensateur et sont clairement impressionnés par les résultats. Ils disent qu'il a une capacité spécifique de plus de 150 farads par gramme et peut stocker de l'énergie à une densité de plus de 64 wattheures par kilogramme à une densité de courant de 5 ampères par gramme.

C'est presque comparable aux batteries lithium-ion, qui ont une densité d'énergie comprise entre 100 et 200 wattheures par kilogramme.

Ces supercondensateurs ont aussi d'autres avantages. Kannappan et co disent qu'ils peuvent les charger complètement en seulement 16 secondes et ont répété cela environ 10 000 fois sans réduction significative de la capacité. Ces valeurs sont les plus élevées jusqu'à présent rapportées dans la littérature, disent-ils.

C'est un ensemble impressionnant de chiffres de performance, qui pourraient bien justifier la conclusion des auteurs selon laquelle ces dispositifs de stockage d'énergie à supercondensateurs…

S'ils ont raison, les véhicules électriques routiers ordinaires pourraient bientôt récupérer efficacement l'énergie qui jusqu'à présent a été largement gaspillée.

Réf : arxiv.org/abs/1311.1548 : Supercondensateurs à base de graphène avec une capacité spécifique améliorée et un temps de charge rapide à haute densité de courant

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