Les supercondensateurs stockent l'énergie et la restituent en pics intenses. Un de leurs composants les plus cruciaux, l'électrolyte, permet la circulation du courant entre deux électrodes. Une équipe internationale, centrée autour du Laboratoire de
chimie (LCH, CNRS/Université Claude Bernard/ENS Lyon) et de l'
Institut de
technologie du Massachusetts (MIT), conçoit de nouveaux électrolytes à partir de liquides ioniques, des sels liquides à
température ambiante. Selon des travaux publiés dans
Nature Materials, ces
matériaux boostent les performances des supercondensateurs et les rendraient plus robustes face à des températures élevées.
L'autoassemblage en couches de liquides ioniques.
© Mao et al.
Contrairement aux batteries, les supercondensateurs délivrent une forte puissance électrique, mais sur un laps de
temps court. Ils sont en cela très adaptés au démarrage des véhicules et à toutes applications qui demandent des pics ponctuels d'
énergie. Les supercondensateurs comportent deux électrodes qui baignent dans un
liquide conducteur: l'électrolyte. Un élément critique dont l'amélioration bénéficie au stockage d'énergie. Un groupement de scientifiques, issus en particulier du Laboratoire de chimie (LCH, CNRS/Université Claude Bernard/ENS Lyon) et de l'Institut de technologie du Massachusetts (MIT), développe ainsi des liquides ioniques qui offrent d'excellentes performances en tant qu'électrolytes.
Si les électrolytes classiques sont composés d'ions en solution dans de l'eau ou un
solvant, les liquides ioniques sont des sels naturellement liquides à température ambiante. Les chimistes conçoivent leurs propres électrolytes à partir de cations imidazolium et d'anions surfactants, des produits connus pour leurs propriétés détergentes. Les liquides ioniques obtenus sont amphiphiles: ils possèdent une partie hydrophile et une partie
hydrophobe. Cette propriété leur permet de s'autoassembler en couches au-dessus des électrodes, un agencement qui favorise la
circulation des charges électriques dans le
supercondensateur, améliorant ainsi la
quantité d'énergie stockée et la puissance délivrée. Ces liquides ioniques ont également l'avantage de n'être ni toxiques ni inflammables, et de ne pas s'évaporer à des températures dépassant les 200 degrés Celsius. Cette dernière propriété les rend particulièrement intéressants pour des applications minières, spatiales ou industrielles, où les électrolytes classiques ne supporteraient pas les conditions de température.
Références
Xianwen Mao, Paul Brown, Ctirad Červinka, Gavin Hazell, Hua Li, Yinying Ren, Di Chen, Rob Atkin, Julian Eastoe, Isabelle Grillo, Agilio. A. H. Padua, Margarida. F. Costa Gomes et T. Alan Hatton.
Self-assembled nanostructures in ionic liquids facilitate charge storage at electrified interfaces
Nature Materials - Août 2019
DOI: 10.1038/s41563-019-0449-6