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Le graphène : une clé pour les batteries de demain ?

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Une équipe de chercheurs de l'Université d'Austin (Texas) pense qu'il est possible de doubler la capacité des supercondensateurs grâce au graphène. Ce gain en ferait des concurrents sérieux pour les batteries équipant, par exemple les téléphones portables. Des applications pour le stockage de l'énergie d'origine solaire ou éolienne sont aussi envisagées.

La structure périodique d'un feuillet de graphène. Crédit : Lawrence Berkeley National Laboratory

C'est encore l'omniprésent graphène, qui ne cesse de trouver des applications dans presque tous les domaines scientifiques et technologiques, qui vient de faire de parler de lui. Ce matériau pourrait révolutionner les supercondensateurs (en anglais ultracapacitors), si l'on en croit l'équipe de Rod Ruoff.

Rappelons que le graphène est constitué par un feuillet d'épaisseur monoatomique d'atomes de carbone, que l'on connaît bien sous la forme des fullerènes, dont font partie les célèbres molécules de C60 en forme de ballon de football.

Les supercondensateurs, des produits commercialisés depuis longtemps, sont des condensateurs de technologie particulière permettant d'obtenir une densité de puissance et une densité d'énergie intermédiaires entre celles des batteries et des condensateurs électrolytiques classiques. Ces supercondensateurs ne stockent qu'une quantité d'énergie bien plus faible qu'une batterie mais la restituent plus rapidement. Ils durent plus longtemps, peuvent fonctionner dans des conditions de températures plus larges et sont plus légers, plus faciles à entreposer et à entretenir. Actuellement, on les utilise avec des batteries classiques et des piles à combustible pour bénéficier d'un stockage de l'électricité optimale.

Cliquez pour agrandir. Rod Ruoff montre des balles de ping-pong représentant les charges électriques stockées sur un feuillet de graphène. Crédit : Cockrell School of Engineering, The University of Texas at Austin

Un jour dans les téléphones portables et dans les locomotives ? 

Mais il faudrait faire mieux et, d'après les calculs de Rod Ruoff et ses collègues, cela devrait être possible grâce aux feuillets de graphène. Ces chercheurs ont déjà modifié chimiquement du graphène en utilisant plusieurs types d'électrolytes pour construire des supercondensateurs, qu'ils ont testés, et les résultats ont été encourageants.

Les chercheurs pensent maintenant qu'ils devraient pouvoir doubler la capacité de stockage des supercondensateurs par rapport aux modèles existants. S'ils réussissent, on disposera alors d'un moyen pour stocker efficacement l'énergie électrique produite par des sources d'énergies renouvelables comme le solaire, ou surtout l’éolien d'après Ruoff. Les voitures électriques et les trains hybrides devraient aussi pouvoir bénéficier de cette technologie.

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