Plus loin dans la miniaturisation du stockage de l’énergie

Des chercheurs ont mis au point des matériaux réalisés à partir de carbure de titane qui repoussent les limites de la miniaturisation des systèmes de stockage d’énergie. Ces matériaux ouvrent la voie à la fabrication de micro-systèmes de grande densité d’énergie, jusqu’alors inaccessibles. Présentation.

Avec le développement des équipements portables et de l’électronique associée se pose la question de la miniaturisation des sources de stockage d’énergie pour leur alimentation. Aujourd’hui, cette fonction est principalement assurée par des accumulateurs de petites dimensions ou micro-batteries (jusqu’à quelques centaines de micromètres). Ces systèmes ont cependant des limitations inhérentes à leur conception comme par exemple une faible puissance disponible, une durée de vie et un domaine de fonctionnement en température restreints. L’utilisation de supercondensateurs permet de s’affranchir de ces limitations, mais les micro-supercondensateurs proposés jusqu’alors ont une densité énergie trop faible pour alimenter de façon durable les équipements. Avec l’équipe du Professur Y. Gogotsi de l’Université de Drexel (Etats-Unis), Patrice Simon et Pierre Louis Taberna du CIRIMAT (Centre interuniversitaire de recherche et d’ingénierie des matériaux Référence) de Toulouse (CNRS / Université Paul Sabatier – Toulouse 3 / Institut national polytechnique de Toulouse), ont mis au point des matériaux permettant d’envisager la réalisation de micro-supercondensateurs de haute densité d’énergie.

Fournir, mais aussi récupérer de l’énergie

En partant d’échantillons massifs de carbure de titane (TiC), ils ont transformé la surface du matériau en un film de carbone (C) en utilisant des procédés compatibles avec les techniques de micro-fabrication (traitement thermique en présence de Cl2). Ce film de carbone formé in-situ est un carbone poreux, de très grande surface spécifique (> 1000 m2/g) de même type que celui utilisé pour stocker les charges dans les supercondensateurs. En faisant varier l’épaisseur du film de carbone formé par ces méthodes, ils ont observé que la densité de charge stockée dans des films de 1 µm, et donc la densité d’énergie, était multipliée par un facteur 3 par rapport à des électrodes de supercondensateurs classiques utilisant de la poudre de carbone.Ces résultats obtenus à partir d’échantillons massifs de TiC permettent d’envisager la fabrication de micro¬-supercondensateurs de grande densité d’énergie, par évaporation de films de carbure (TiC ou encore SiC) directement sur des tranches de silicium pour être intégrés facilement dans différents systèmes. Ces travaux sont en cours de développement au collaboration avec Magalie Brunet et David Pech au LAAS de Toulouse. Ces micro-supercondensateurs pourront être utilisés en complément ou en remplacement des micro-batteries pour la fourniture de puissance mais également pour la récupération d’énergie (par exemple, les vibrations).