« Quand le graphène réinvente l’énergie » : des supercondensateurs révolutionnaires égalent enfin les batteries au plomb en performance

Les ingénieurs ont récemment dévoilé une avancée majeure dans le domaine du stockage d’énergie. En utilisant un matériau novateur à base de graphène, ils ont réussi à créer des supercondensateurs capables de se recharger rapidement tout en conservant une haute densité énergétique. Cette découverte, menée par des scientifiques de l’Université Monash, pourrait bien redéfinir notre manière d’aborder le stockage d’énergie. En effet, le nouveau matériau permet aux supercondensateurs de stocker autant d’énergie que des batteries au plomb-acide tout en offrant une livraison de puissance beaucoup plus rapide. Cette innovation pourrait transformer de nombreux secteurs, notamment les transports électrifiés, la stabilisation des réseaux électriques et l’électronique grand public.

Découverte d’un matériau révolutionnaire

Les chercheurs ont développé un matériau à base de carbone pour les supercondensateurs qui combine la densité énergétique des batteries avec une rapidité de délivrance de puissance rarement atteinte. Contrairement aux batteries traditionnelles qui dépendent de réactions chimiques, les supercondensateurs stockent la charge de manière électrostatique. Jusqu’à présent, seule une fraction de la surface des matériaux carbonés était utilisable, limitant ainsi leur efficacité. Le professeur Mainak Majumder, directeur de l’ARC Research Hub for Advanced Manufacturing with 2D Materials, a expliqué que leur équipe a réussi à exploiter une plus grande partie de cette surface en modifiant simplement le traitement thermique du matériau.

Le matériau, appelé multiscale reduced graphene oxide (M-rGO), est synthétisé à partir de graphite naturel, une ressource abondante en Australie. Grâce à un processus d’annealing thermique rapide, les chercheurs ont créé des structures de graphène hautement courbées avec des voies précises permettant aux ions de circuler rapidement. Cela a abouti à un supercondensateur offrant à la fois une haute densité énergétique et une haute densité de puissance, une combinaison rarement atteinte.

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Technique de libération rapide de l'énergie

Le professeur Majumder a ajouté que cette découverte pourrait permettre de construire des supercondensateurs à charge rapide capables de remplacer les batteries dans de nombreuses applications et de fournir de l'énergie beaucoup plus rapidement. Le M-rGO offre des densités énergétiques volumiques pouvant atteindre 99,5 Wh/L dans des électrolytes de liquide ionique, avec des densités de puissance aussi élevées que 69,2 kW/L. Les dispositifs se chargent rapidement et montrent une excellente stabilité de cycle. Ces métriques de performance figurent parmi les meilleures rapportées pour les supercondensateurs à base de carbone.

“Crucially, the process is scalable and compatible with Australian raw materials,” a déclaré Dr Petar Jovanović.

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Le processus est non seulement évolutif mais aussi compatible avec les matériaux bruts australiens, ce qui est essentiel pour une production à grande échelle.

Avancées vers la commercialisation

La technologie est actuellement en cours de commercialisation par Ionic Industries, une société dérivée de l'Université Monash. Dr Phillip Aitchison, directeur technique d'Ionic Industries, a précisé que l'entreprise produit désormais des quantités commerciales de ces matériaux à base de graphène. Ils travaillent avec des partenaires de stockage d'énergie pour commercialiser cette avancée. Les applications potentielles incluent les véhicules électriques, les drones et l'électronique à forte demande, où une haute capacité de stockage d'énergie et une livraison rapide de puissance sont essentielles.

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Cette recherche a été soutenue par le Conseil de la recherche australien et l'US Air Force Office of Sponsored Research, et s'inscrit dans l'engagement plus large de l'Université Monash pour développer des matériaux avancés pour un avenir énergétique à faible émission de carbone. Les résultats ont été publiés dans la revue Nature Communications, marquant un jalon significatif dans le domaine du stockage d'énergie.

Perspectives futures

Avec cette avancée, les supercondensateurs pourraient révolutionner divers secteurs industriels en offrant des solutions de stockage d'énergie plus efficaces et plus rapides. La possibilité de produire ces matériaux à grande échelle et leur compatibilité avec les ressources naturelles australiennes ouvrent la voie à de nouvelles opportunités économiques. L'impact potentiel sur les véhicules électriques est particulièrement prometteur, car ces supercondensateurs pourraient réduire les temps de charge tout en augmentant l'autonomie des véhicules.

Alors que la demande mondiale en solutions de stockage d'énergie durable ne cesse de croître, comment cette technologie influencera-t-elle les futures innovations dans le domaine des énergies renouvelables et du transport ?

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