Avec le développement des systèmes électroniques embarqués et des technologies sans fil, la miniaturisation des dispositifs de stockage d'énergie est devenue nécessaire. Très répandues, les micro-batteries engrangent une grande quantité d'énergie grâce à leurs propriétés chimiques, mais craignent par contre les écarts de température et souffrent d'une faible puissance électrique et d'une durée de vie limitée. À l'inverse, les micro-supercondensateurs développés depuis une dizaine d'années disposent d'une grande puissance et d'une durée de vie théoriquement infinie, mais ne peuvent stocker qu'une faible quantité d'énergie.

Collaboration Toulouse-Québec

C'est cette limite que des chercheurs de l'équipe Intégration de systèmes de gestion de l'énergie du LAAS-CNRS, en collaboration avec l'Institut national de la recherche scientifique du Québec, ont réussi à lever en mettant au point un matériau d'électrode dont la densité d'énergie surpasse tous les systèmes proposés jusqu'à présent.

Constituée d'une structure en or "extrêmement poreuse dans laquelle de l'oxyde de ruthénium a été inséré", cette électrode a ensuite servi à fabriquer un micro-supercondensateur d'une densité près de 1 000 fois plus puissante que celle des micro-supercondensateurs existants. Le résultat est très proche des caractéristiques des micro-batteries Li-ion actuelles.

Avec cette nouvelle densité d'énergie, leur longue durée de vie, leur forte puissance et leur tolérance aux écarts de température, ces micro-supercondensateurs pourraient enfin être utilisés sur des microsystèmes embarqués autonomes et intelligents.

Le ruthénium plus cher que l'or

Toulouse compte d'autres chercheurs spécialisés dans le domaine des supercondensateurs. En mars dernier, Patrice Simon avait reçu la médaille d'argent du CNRS pour l'ensemble de ses travaux depuis 2006.

"David Pech travaille sur le ruthénium quand je travaille sur carbone, explique-t-il. Le ruthénium a des capacités plus élevées mais il est aussi plus cher que l'or (29 euros le gramme pour de l'or 18 carat, NDLR), ce qui limite ses applications."

Pour ce spécialiste des "supercap" (supercapacitor en anglais), les micro-supercondensateurs en ruthénium pourraient par exemple servir pour les réseaux de capteurs communicants.