Stockage de l’energie miniaturise : des chercheurs français publient leur concept dans science

STOCKAGE DE L’ENERGIE MINIATURISE : DES CHERCHEURS FRANÇAIS PUBLIENT LEUR CONCEPT DANS SCIENCE

Une collaboration toulousaine entre une équipe dirigée par Patrice Simon (spécialiste du stockage de l’énergie, réseau RS2E, CIRIMAT/ Université Paul Sabatier-CNRS), et le LPCNO (INSA-CNRS-Université Paul Sabatier) propose en association avec l’IEMN(Lille) et le LRCS (Amiens) une façon de stocker l’énergie directement sur les puces électroniques. Ils publient dans Science une méthode de fabrication compatible avec celles de l’industrie. Les performances publiées sont les meilleures connues à ce jour.
Maxi-compétition pour les micro-supercondensateurs

Depuis 5 ans, et face à l’intérêt d’inclure des micro-dispositifs de stockage de l’énergie directement sur des puces électroniques, la bataille fait rage en laboratoire. De nombreuses voies de production ont été étudiées. Certaines via des « wet processing routes ». Le problème : ces voies de production ne sont pas complètement compatibles avec les procédés utilisés dans les usines de semi-conducteurs ce qui bloque leur utilisation. D’autres voies ont d’autres contraintes (la très médiatisée gravure par laser du groupe de Kaner a des bonnes performances en puissance mais pas en énergie avec < de 5 mF/cm²). Une équipe de chercheurs français associée à un chercheur russo-américain propose sa solution dans Science. Le dispositif de stockage développé est un supercondensateur miniature.

Les laboratoires impliqués dans cette aventure sont le CIRIMAT et le LPCNO (Toulouse), l'IEMN (Lille) et le LRCS (Amiens).
Les performances publiées sont les meilleures connues à ce jour

Le concept est à la fois compatible avec les procédés de production actuels, permet une très bonne adhésion sur le substrat de silicium (puce) grâce à une structure originale : une couche « support » de carbure de titane (TiC) présente entre le carbure (supercondensateur) et la puce de silicium. Le groupe a également observé une très bonne uniformité structurale de ses supercondensateurs

Au final, ils obtiennent le meilleur rapport énergie surfacique/puissance surfacique du moment.
Mieux, si la réaction de synthèse est poussée à son terme, toute la couche « support » de TiC est transformée en supercondensateur, qui se décolle alors du substrat de silicium. Ce film autosupporté, mécaniquement stable, et micrométrique est potentiellement utilisable pour des applications flexibles ou « portables » (wearable). Au-delà de l’application pour le stockage de l’énergie, ces matériaux offrent des perspectives pour la mise au point de revêtements élastiques à faible coefficient de frottement ou encore pour la réalisation de membranes pour la filtration de gaz.
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On-chip and free-standing elastic carbon films for micro-supercapacitors

P. Huang¹, C. Lethien², S. Pinaud³, K. Brousse¹, R. Laloo¹, V. Turq¹, M. Respaud³, A. Demortière⁴, B. Daffos¹, P.L. Taberna¹, B. Chaudret³, Y. Gogotsi⁵, P. Simon¹

Science

12/02/2016

Etude dans le cadre du Réseau sur le stockage électrochimique de l’énergie (RS2E).

Avec des chercheurs des labos CIRIMAT¹, IEMN², LPCNO³, LRCS⁴.

Et les universités/écoles de Drexel⁵, Lille 1, Picardie Jules Verne, Valenciennes, Paul Sabatier, INP Toulouse, INSA Toulouse.