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Supercondensateurs carbone/ carbone à haute densité d'énergie - Apport des carbones microporeux

Article de référence | Réf : RE210 v1

Micro-supercondensateurs : enjeux technologiques et applications

Auteur(s) : Magali BRUNET, David PECH

Date de publication : 10 oct. 2012

Relu et validé le 11 janv. 2016

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RÉSUMÉ

Avec le développement des systèmes électroniques embarqués et de la technologie sans fil, se pose la question de la miniaturisation des dispositifs de stockage d'énergie. De nos jours, cette fonction est principalement assurée par des accumulateurs de petite dimension appelés communément mini ou micro-batteries. Ces dispositifs possèdent cependant une faible puissance disponible, une durée de vie limitée et un domaine de fonctionnement en température restreint. Les micro-supercondensateurs sur puce permettraient de s'affranchir de ces limitations, mais ils ne sont aujourd'hui qu'au stade de la recherche universitaire. Les défis sont essentiellement d'ordre technologique, avec différents procédés de dépôt de la matière active par des méthodes collectives compatibles avec les procédés de micro-fabrication.

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ABSTRACT

With the development of electronic systems and wireless technology, the issue concerning the miniaturization of energy storage devices becomes an essential issue. Nowadays, this function is provided primarily by small-scale batteries commonly known as mini or micro-batteries. However, these components are limited in power, lifetime and temperature range. The integration of low-profile, miniaturized super-capacitors could satisfy a variety of micro-power demands, and complement or replace micro-batteries. However, it is still an emerging field of research. The main challenge is the development of IC-compatible technological processes for the deposition of the active material.

Auteur(s)

Magali BRUNET : Chargée de recherche au LAAS-CNRS, UPR 8001, Toulouse
David PECH : Chargé de recherche au LAAS-CNRS, UPR 8001, Toulouse

INTRODUCTION

Avec le développement des systèmes électroniques embarqués et de la technologie sans fil se pose la question de la miniaturisation des dispositifs de stockage d’énergie. De nos jours, cette fonction est principalement assurée par des accumulateurs de petite dimension appelés communément mini- ou micro-batteries. Ces dispositifs possèdent cependant une faible puissance disponible, une durée de vie limitée et un domaine de fonctionnement en température restreint. Les “micro-supercondensateurs” sur puce permettraient de s'affranchir de ces limitations, mais ils ne sont aujourd’hui qu’au stade de la recherche universitaire. Les défis sont essentiellement d’ordre technologique, avec différents procédés de dépôt de la matière active par des méthodes collectives compatibles avec les procédés de micro-fabrication.

The miniaturization of portable electronic systems, as well as the emergence of wireless sensors networks, raise an essential issue : how to implement a sustainable source of energy of appropriate size ? Powering may be assured by small batteries (called mini- or micro-batteries depending). These components are however limited in power, lifetime and temperature range. The integration of low-profile, miniaturized supercapacitors could satisfy in this sense a variety of micro-power demands. However, it is still an emerging field of research. The main challenge is the development of IC-compatible technological processes for the deposition of the active material.

Mots-clés :

stockage de l’énergie électrique, supercondensateur, miniaturisation, micro-technologies, autonomie énergétique des systèmes embarqués.

Keywords :

electrical energy storage, supercapacitor, miniaturization, micro-technologies, autonomous self-powered systems.

Points clés

Domaine : stockage miniature de l’énergie

Degré de diffusion de la technologie : Emergence | Croissance | Maturité

Technologies impliquées : technologies flexibles, micro-fabrication

Domaines d’application : réseaux de capteurs sans fil, électronique nomade

Principaux acteurs français :

Pôles de compétitivité : aéronautique et espace

Centres de compétence : LAAS-CNRS ; CIRIMAT, université de Toulouse

Autres acteurs dans le monde :

États-Unis : université de Stanford, MIT, université de Californie (Berkeley), université de Georgia Tech, université Internationale de Floride, NRL

Corée : KIST, POSTECH

Taiwan : université Nationale de Taiwan

Chine : université Tsinghua de Beijing, université de Xiamen

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MOTS-CLÉS

miniaturisation | stockage de l'énergie électrique | supercondensateur | micro-technologies | autonomie énergétique des systèmes embarqués

KEYWORDS

miniaturization | electrical energy storage | supercapacitor | micro-technologies | autonomous self-powered systems

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BIBLIOGRAPHIE

(1) - SRIVASTAVA (N.) - Challenges of Next-Generation Wireless Sensor Networks and its impact on Society - J. Telecomm., 1, p. 128-33 (2010).
(2) - SIMON (P.), GOGOTSI (Y.) - Materials for electrochemical capacitors - Nature Mater., 7, p. 845-54 (2008).
(3) - CHOI (D.), E. BLOMGREN (G.), N. KUMTA (P.) - Fast and Reversible Surface Redox Reaction in Nanocrystalline Vanadium Nitride Supercapacitors - Adv. Mater., 18, p. 1178-82 (2006).
(4) - NAOI (K.), SIMON (P.) - New Materials and New Configurations for Advanced Electrochemical Capacitors - The Electrochem. Soc. Interface, 17, p. 34-7 (2008).
(5) - NISHIDE (H.), OYAIZU (K.) - Towards Flexible Batteries - Science, 319, p. 737-8 (2008).
(6) - KAEMPGEN (M.), MA (J.), GRUNER (G.), WEE (G.), MHAISALKAR (S.G.) - Bifunctional carbon nanotube networks for supercapacitors - Appl....

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