Les scientifiques ont mis au point une nouvelle forme de graphène – baptisée oxyde de graphène réduit à plusieurs échelles (M-rGO) – qui améliore considérablement la densité d’énergie et de puissance dans les supercondensateurs. Cette avancée pourrait accélérer le développement d’un stockage d’énergie à charge plus rapide et de plus grande capacité pour les véhicules électriques (VE), les appareils électroniques portables, etc.
Les limites de la technologie de stockage actuelle
Les batteries traditionnelles stockent l’énergie de manière chimique, tandis que les supercondensateurs la stockent de manière électrochimique, offrant des avantages à la fois en termes de quantité d’énergie qu’elles peuvent contenir dans un espace donné (densité d’énergie) et de rapidité avec laquelle elles peuvent la fournir (densité de puissance). Cependant, les supercondensateurs actuels ont historiquement sous-performé en raison de l’inefficacité dans la façon dont la structure du graphène limite le stockage d’énergie. Le graphène, bien qu’idéal pour les électrodes denses, a tendance à s’agglutiner, limitant le mouvement des ions nécessaires à la charge et à la décharge.
Une nouvelle approche : l’oxyde de graphène réduit à plusieurs échelles (M-rGO)
Les chercheurs ont résolu ce problème en développant M-rGO, un matériau graphène créé par un processus de chauffage en deux étapes. La structure résultante est enchevêtrée et incurvée, créant un réseau à plusieurs niveaux qui maximise la surface de stockage d’énergie sans sacrifier la mobilité des ions. Cette approche contourne les inconvénients des précédentes structures de graphène 3D, souvent volumineuses et inefficaces.
Implications pour les véhicules électriques et au-delà
Les applications potentielles de M-rGO sont larges :
- Véhicules électriques : Temps de charge plus rapides et autonomie accrue.
- Électronique portable : Batteries plus petites et plus puissantes pour smartphones, ordinateurs portables et tablettes.
- Drones et appareils portables : Délivrance de puissance améliorée dans des formats compacts.
L’équipe de recherche a incorporé M-rGO dans des cellules de poche – des batteries flexibles et laminées courantes dans les appareils modernes. Cela démontre le caractère pratique et l’évolutivité du matériau, car le graphite (la matière première) est abondant et peu coûteux.
« Ce matériau pourrait changer fondamentalement notre approche du stockage d’énergie, faisant des supercondensateurs hautes performances une alternative viable aux batteries traditionnelles dans une gamme d’applications plus large. »
Les résultats, publiés dans Nature Communications le 15 septembre, suggèrent que M-rGO a le potentiel de libérer toutes les capacités du stockage d’énergie basé sur le graphène. Ce développement constitue une étape importante vers un avenir où les appareils se chargeront plus rapidement, dureront plus longtemps et nécessiteront un matériel moins encombrant.
