Les super condensateurs – supercapacitors en anglais – ont le potentiel de bouleverser la donne dans de nombreux domaines électroniques. Ils sont en effet capables de se recharger très rapidement et de délivrer un afflux important de puissance électrique. Seul bémol, en général, ils se déchargent assez rapidement. Quoi qu’il en soit, leur arrivée sur le marché pourrait rendre les batteries plus compactes, plus puissantes et plus durables. Trois points sur lesquels des progrès sont justement nécessaires pour permettre l’éclosion des technologies wearable.
Passer à la fibre
Or, des ingénieurs et chercheurs de trois universités – Nanyang Technological University, de Singapour, Tsinghua University, en Chine, et Case Western Reserve University, aux Etats-Unis – ont réussi à créer des super condensateurs révolutionnaires, qui adoptent une forme particulièrement originale. Ce réseau de nanotubes de carbone et de graphène ressemble en effet à une fibre. Une fibre que les chercheurs arrivent à « tisser » en continu. La longueur maximale est actuellement de 50 mètres, mais aller au-delà de cette limite ne semble pas problématique.
Ces nano câbles sont non seulement flexibles, mais conservent leurs capacités électriques même quand il sont soumis à des torsions. Selon leurs créateurs, ils pourraient même être tissés dans des vêtements « connectés ». Dans ce cadre, les usages pourraient être très variés. Du domaine médical, pour surveiller l’état des patients au domaine militaire ou sportif, où les vêtements pourraient ainsi alimenter des écrans ou des puces servant à se connecter à Internet.
De multiples points forts
D’autant que ces fibres affichent une densité de stockage électrique supérieure à toute celle connue jusqu’à présent dans ce domaine, avec 6,3 microWatt heure par millimètre cube.
En sus, grâce à leur forme de fibre, ces super condensateurs hybrides éviteraient les travers de certains concurrents. Ils posséderaient non seulement une haute densité de puissance électrique (ce qui signifie qu’ils se chargent vite) mais également une haute densité énergétique (ce qui leur permet de ne pas se décharger trop vite).
Lors des tests, les chercheurs ont regroupé trois paires de fibres arrangées en série, ce qui a permis de tripler le voltage (la tension) sans pour autant altérer le temps de charge/décharge. De même, trois paires de fibres placées en parallèle triplent le courant mesuré en sortie ainsi que le temps de charge et décharge. La capacité à stocker de l’électricité croît également de manière linéaire en fonction du nombre de fibres utilisées.
Enfin, ces super condensateurs semblent tenir sur la durée. Des tests ont été réalisés sur des cycles de 10 000 charges et décharges et les « cousins des batteries », comme les appellent ces chercheurs, ont maintenu 93% de leur performance originelle. Les batteries classiques ont des cycles de vie généralement inférieur à 1 000 cycles.
De nombreux champs d’utilisation
Les trois équipes de scientifiques concentrent désormais leurs efforts sur la réduction des coûts de fabrication pour passer à une production de masse. Leur « fibre » pourrait trouver sa place dans des batteries, des cellules photovoltaïques ou encore des capteurs flexibles pour les systèmes wearable optoélectroniques.
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Source :
Science Daily
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