Supercondensateurs Hybrides de Haute Energie à base de nanotubes de carbone alignés – H2E-CAP

La pénurie de combustibles fossiles (pétrole, charbon et gaz naturel) associée à des besoins énergétiques croissants des populations humaines, conduit à une augmentation des coûts de ces énergies. En outre, leur utilisation massive provoque des problèmes environnementaux (pollution de l'air, effet de serre.. etc.) qui affectent fortement les conditions de vie et la santé des populations. Dans ce contexte de promotion des énergies renouvelables et de réduction des émissions de gaz, la problématique du stockage d'électricité est l'un des plus grands défis que nous devons relever. Un des obstacles dans les transports (urbains ou militaires) est l'utilisation de sources autonomes d'énergie électrique (batteries rechargeables, piles à combustible, etc.) Ces dispositifs ne permettent pas d’atteindre des puissances spécifiques suffisamment élevées, nécessaires pour les différents types d'applications pour lesquelles ils sont prévus et limite ainsi leurs performances dynamiques. Depuis plusieurs années, des développements ont été réalisés et ont conduit à l'apparition des supercondensateurs. Ces composants sont caractérisés par des énergies spécifiques plus élevées par rapport aux condensateurs classiques ainsi que des puissances spécifiques supérieures par rapport aux batteries électrochimiques. Cependant, leur énergie spécifique reste inférieure à celle des batteries d'un facteur 10 à 30. Dans ce contexte, ce projet de recherche fondamental porte avec le développement de nouveaux hybrides supercondensateurs à haute densité d’énergie pour des applications spécifiques à la fois dans le domaine civil et militaire. Le développement de nouveaux matériaux avec une meilleure capacitance spécifique associée à une augmentation de la différence de potentiel appliquée pendant le chargement vise à accroître les performances en termes de densité d'énergie tout en maintenant une densité de puissance élevée. Pour ce faire, nous allons développer de nouveaux matériaux d'électrode positive pseudocapacitive à base de nanotubes de carbone alignés verticalement (VACNT) modifiés par des polymères conducteurs électroniques (PCE) et de l'oxyde de manganèse électrodéposé de manière contrôlée. Ces nouvelles électrodes nanostructurées seront associées en configuration symétrique ou asymétrique avec une électrode classique de graphite ou à du titanate afin d'assurer de grandes courants de charge-décharge et atteindre de hauts niveaux de puissance de supercondensateurs électrochimiques hybrides. De plus, ce projet révèle un fort potentiel économique, avec la démonstration de production de VACNT en grandes surfaces à faible coût qui sera exploitée très prochainement par la société NAWATechnologies en cours de création. C'est pourquoi nous proposons, à la fin du projet, la fabrication d'un supercondensateur prototype 10*10 cm2 utilisant la meilleure configuration de supercondensateur pour démontrer la faisabilité industrielle du concept.