Découvert il y a moins de dix ans, le graphène n’en finit pas depuis de révéler des caractéristiques qui en font un matériau de choix dans de nombreux secteurs, allant de l’électronique à la construction en passant par des pièces mécaniques pour l’aérospatiale. Il est aussi très prometteur dans le domaine du stockage de l’énergie, pour des batteries et des supercondensateurs.
Ses propriétés électriques hors du commun ont par exemple permis la mise au point de batteries dont la densité énergétique atteint jusqu’à dix fois celle des batteries lithium-ion. Et c’est encore mieux du côté des supercondensateurs. Les chercheurs de l’Université Monash (Melbourne,n Australie) viennent en effet d’annoncer avoir mis au point un nouveau processus de fabrication inspiré de la fabrication du papier, qui leur a permis de produire des supercondensateurs au graphène atteignant la même densité énergétique qu’une bonne vieille batterie au plomb (tout en étant sans doute bien plus léger…).
Jusqu’à présent, les supercondensateurs se distinguaient des batteries par leur propension à fournir (ou absorber) rapidement une grande puissance électrique, 10 à 20 fois supérieure à ce que peut offrir une batterie classique, mais au prix d’une densité énergétique 10 à 20 fois plus faible. En gros, cela signifie que ces supercondensateurs peuvent fournir 10 à 20 fois plus de puissance qu’une batterie de taille équivalente, mais pendant 100 à 400 fois moins longtemps…
En s’approchant de la densité d’énergie des batterie classiques, les supercondensateurs pourraient totalement les remplacer, en offrant du coup une plus grande souplesse d’utilisation grâce à la plus grande puissance de sortie maximale, mais aussi et surtout en permettant des recharges beaucoup plus rapides que celles d’une batterie. Un point particulièrement crucial dans le domaine de l’automobile électrique par exemple, où l’objectif est d’arriver à un temps de rechargement similaire au temps nécessaire pour faire un plein d’essence.
Les supercondensateurs ont aussi l’avantage d’offrir une bien plus grande endurance que les batteries (celui des chercheurs australiens offre encore 90% de sa capacité après 50 000 cycles), mais souffrent par contre d’une auto-décharge plus rapide (10% de capacité perdue en à peine plus de dix jours).
Reste maintenant à voir à quel échéance cette solution, que ses concepteurs annoncent comme relativement économique, sera industrialisable et trouvera des applications commerciales… De nombreuses solutions très prometteuses pour le stockage d’énergie sont en effet dans les tuyaux depuis un paquet d’années, sans que grand chose de concret ne soit disponible. Espérons que cette nouvelle solution ne rejoigne cette longue liste d’arlésiennes…
Et qu’en est-il du « rendement » de la charge ?
Il me semble que la charge d’un condensateur (en circuit RC) c’est 50% d’énergie perdue dans la résistance c’est pareil ici ?
D’ailleurs quel est ce « rendement » avec une batterie Li-ion ?
Pour les condensateurs, il me semble que le rendement de 50% correspond à une charge à tension constante, et qu’il est possible d’atteindre de bien meilleurs rendements en augmentant progressivement la tension de charge (de sorte que la tension aux bornes de la résistance reste faible, même en début de charge). J’ai pas trouvé de chiffres pour le cas de ces nouveaux condensateurs, mais j’aurais tendance à penser qu’il n’y a pas trop de raison que ça soit différent d’un autre condensateur.
Pour les batteries Li-Ion, avec de bons circuits et en privilégiant la charge lente (les appareils électroniques font en général une charge rapide jusqu’à 50 à 80% de la capacité, puis une charge lente au delà) on peut dépasser les 95% de rendement aussi bien à la charge qu’à la décharge.