Microdispositifs de stockage de l'énergie électrique

La demande croissante en énergie pour la prochaine génération d'appareils électroniques portables et miniaturisés a suscité un vif intérêt dans l'exploration de dispositifs de stockage d'énergie à une échelle micrométrique. En effet, de très nombreux dispositifs connectés à internet seront déployés et ils consomment individuellement une énergie très faible, sous une puissance instantanée également faible.

Cet article donne un aperçu de l'état d'avancement des recherches récentes sur les microdispositifs de stockage de l’énergie électrique, en particulier ceux faisant appel à des mécanismes réactionnels électrochimiques, il met en exergue leur importance future pour un large spectre applicatif. Par ailleurs, de nombreux efforts ont été consacrés à la fabrication et l’intégration de microsupercondensateurs et de microbatteries tout solide. Ces microdispositifs sont caractérisés par une durée de vie prolongée et une large gamme de températures de fonctionnement. Comparée aux solutions conventionnelles, l’architecture en empilement de couches minces denses réduit la longueur de diffusion des ions, améliorant ainsi la densité de puissance et favorisant la co-intégration avec des systèmes miniaturisés et hétérogènes. Cependant, de nombreux défis tels que l’instabilité aux interfaces, la faible densité d’énergie volumique et le coût de fabrication élevé continuent d’entraver la diffusion à plus grande échelle des microbatteries et microsupercapacités. La sélection des matériaux, la mise en œuvre de microtechnologies et les indicateurs de performances sont analysés. Un diagramme dit de Ragone permet de situer le compromis posé entre la puissance disponible aux bornes du dispositif de stockage et l’énergie stockée. L’impact du cyclage des microdispositifs de stockage est commenté. Enfin, les axes de recherche à moyen termes, les défis techniques et les perspectives d’optimisation sont également discutés.