Des chercheurs de l'Université de Floride Centrale (UCF) ont créé un prototype de batterie à supercondensateurs capable de conserver intactes ses propriétés de charge même après 30 000 rechargements. Ce travail de recherche pourrait déboucher sur la production de batteries à charge ultrarapide, de grande capacité, dont la durée de vie pourrait dépasser de 20 fois celle d’une batterie à lithium-ion conventionnelle. « Cette cellule permettra de recharger son téléphone mobile en quelques secondes et la charge pourra tenir pendant plus d'une semaine », a expliqué Nitin Choudhary, post-doctorant associé de l'UCF.

Parce qu’ils stockent l'électricité statiquement sur la surface du matériau, au lieu d'utiliser, comme les batteries, des réactions chimiques, les supercondensateurs peuvent être chargés rapidement. Pour disposer d’une surface importante permettant de contenir un grand nombre d'électrons, les chercheurs ont conçu des couches de matériau « bidimensionnelles ». Or aujourd’hui, la plupart des recherches comme celles menées par le constructeur de véhicules électriques Henrik Fisker ou par les chercheurs de l’université UCLA utilisent le graphène comme matériau bidimensionnel. Or, selon Yeonwoong « Éric » Jung de l'UCF, il est difficile d'intégrer le graphène avec les autres matériaux utilisés pour les supercondensateurs. Pour contourner ce problème, son équipe a développé des matériaux métalliques en deux dimensions (TMD), épais de quelques atomes, qui enveloppent des nanofils 1D très hautement conducteurs. Ce système permet aux électrons de passer rapidement du noyau à l’enveloppe. Au final, l’équipe a obtenu un matériau à charge rapide offrant une densité élevée en termes de puissance et d'énergie, et relativement simple à produire. « Notre approche qui repose sur une synthèse chimique simple nous a permis de bien intégrer les matériaux existants avec les matériaux bidimensionnels », a encore expliqué Yeonwoong Jung.

Une solution pour les voitures électriques 

Cette recherche n’en est qu’à ses prémices et la commercialisation de ces batteries n’est pas pour demain, mais ses résultats sont prometteurs. « En termes de densité énergétique, de densité de puissance et de stabilité cyclique, nos matériaux dépassent de loin tous les matériaux classiques existants aujourd’hui, notamment ceux que l’on trouve dans les petits appareils électroniques », a déclaré Nitin Choudhary. Pour Yeonwoong « Éric » Jung, cette recherche est encore à l’état de « preuve de concept », et l'équipe va maintenant breveter son processus. Et même si, au final, ce travail n’aboutit pas, comme c’est le cas de beaucoup de travaux menés autour des batteries, il est intéressant de suivre de près cette nouvelle recherche sur les supercondensateurs.

Par contre, si cette recherche voit le jour, elle pourra permettre d’étendre l’autonomie des véhicules électriques : non seulement les batteries de ces véhicules pourront durer plus longtemps, mais elles pourront être rechargées en quelques minutes au lieu de plusieurs heures. Ces batteries permettront également d’étendre l’autonomie des smartphones (sans risque d’explosion) et offriront des capacités de rechargement complet en quelques secondes. Elles pourraient aussi être utilisées dans des solutions de stockage d’énergie domestique, ce qui permettrait de réduire considérablement notre dépendance dans les énergies fossiles.