Développement de nouvelles solutions de supercondensateurs durcies pour environnement OPEX – SC4OPEX

Aujourd’hui, l’énergie s’avère être indispensable à toutes activités de défense : de l’électricité pour les infrastructures et équipements, aux carburants pour la mobilité et le stationnement des forces en opérations. Le monde civil développe des innovations en matière d’énergie, mais utilisables par les armées que sous certaines conditions. Robustesse mécanique, sûreté de fonctionnement, autonomie, fonctionnement, même en mode dégradé, nécessitent encore d’importants développements pour être exploités dans un théâtre d’opération militaire.

Le projet SC4OPEX propose de développer une nouvelle génération de supercondensateurs haute performance robustifiés. Les supercondensateurs sont des dispositifs de stockage de l’énergie électrique dont les mécanismes reposent sur des cinétiques très rapides et réversibles qui leur confèrent de grandes aptitudes à fournir de forte puissance et à se recharger rapidement assurant une grande cyclabilité sans se dégrader. Ils seront développés spécifiquement pour combler via des concepts d’hybridation les défauts existants et repousser les limites de technologies à forte densité d’énergie telles que les batteries lithium actuellement disponibles et limitées en termes de puissance, de température opérationnelle, de sécurité et de fiabilité dans certains environnements contraints. La technologie SC4OPEX tentera de les rendre exploitables pour tout type d’intervention en développant deux voies distinctes : un supercondensateur de forte puissance qui pourra être hybridé avec une batterie, et un supercondensateur hybride de haute énergie.

La première voie repose sur le développement d’un supercondensateur qui pourra être hybridé avec batterie. Dans cette configuration le supercondensateur agit en tant qu’assistant de la batterie permettant, en plus d’accentuer la puissance, d’optimiser le ratio énergie exploitable/énergie stockée et donc d’améliorer la fiabilité du système en assurant une énergie disponible maximale quelque-soit la nécessité électrique et permettant d’élargir la gamme de température d’utilisation. La seconde voie est basée sur le développement d’une technologie de supercondensateur hybride, offrant puissance et énergie et capable de bénéficier d’une plus grande cyclabilité que les batteries lithium, ainsi qu’une gamme de température de fonctionnement plus étendue. Le fonctionnement de ce supercondensateur hybride repose sur des matériaux d’électrode innovant combinant matériaux faradiques et matériaux conducteurs électriques ; des réactions d’oxydo-réduction de surface rapides venant s’additionner aux phénomènes de stockage électrostatiques.

Les travaux prévus dans SC4OPEX visent à mettre en place des supercondensateurs compatibles des environnements militaires exigeants aussi bien en termes de spécifications électriques que d’environnement opérationnel. Ainsi les améliorations ciblées reposent sur une extension de la plage de température de fonctionnement des supercapacités et supercapacités hybrides et sur une résistance aux chocs, déchirures et vibrations par introduction d’un concept innovant d’électrolyte auto-réparant, conférant aux dispositifs une robustesse accrue. Pour réaliser ces objectifs ambitieux, des travaux de recherche dédiés à l’étude de nouveaux matériaux d’électrodes électrostatiques et faradiques, à l’étude d’électrolyte organique et aqueux et au packaging seront menés. Enfin, après une évaluation de la compatibilité des systèmes avec les contraintes OPEX, la finalité du projet conduira à une estimation de l’impact sur les performances et des gains au niveau du système global notamment dans le cas de l’hybridation avec une batterie pour les supercapacités.