Les supercondensateurs, aussi appelés supercondos, supercapacitors ou ultracapacitors, sont en train de gagner en popularité dans l’industrie des véhicules électriques. Leur capacité électrique élevée et leur capacité de charge quasi instantanée en font une alternative prometteuse aux batteries lithium-ion. Mais sont-ils réellement prêts à prendre leur revanche ?
Un potentiel intéressant
Les supercondensateurs offrent une asymétrie unique entre leur capacité de charge et de décharge. Ils peuvent être chargés rapidement, voire instantanément, alors que leur décharge peut être lente. Imaginez un supercondensateur dans une voiture électrique : une recharge en quelques secondes serait possible.
De plus, leur durée de vie est exceptionnelle. Ils peuvent être chargés et déchargés jusqu’à plus de 10 000 fois sans une perte significative de capacité électrique, et souvent cette perte n’excède pas les 10%. En comparaison, les meilleures batteries lithium-ion sur le marché ont une durée de vie d’environ 1500 cycles avant de perdre 25% de leur capacité.
Une densité énergétique à améliorer
Cependant, les supercondensateurs ont encore un inconvénient majeur : leur faible densité énergétique. Leur capacité de stockage d’énergie est généralement de l’ordre de 10 à 15 Wh/kg, ce qui est bien inférieur aux batteries lithium-ion qui peuvent atteindre entre 200 et 250 Wh/kg. Les batteries sont déjà considérées comme lourdes, alors imaginez les supercondensateurs !
Des chercheurs travaillent activement pour améliorer cette densité énergétique. Ils s’intéressent notamment à l’utilisation de nouvelles structures de matériaux hybrides et de matériaux tels que le graphène et les MXenes pour optimiser la capacité des supercondensateurs. Des avancées significatives ont déjà été réalisées, avec une densité énergétique atteignant 73 Wh/kg et une perte de capacité de seulement 12% après 10 000 cycles.
Vers des applications prometteuses
Avec une densité de puissance de 16 kW/kg, ces supercondensateurs présentent un potentiel intéressant pour diverses applications, dont les véhicules électriques. Bien sûr, ils restent encore moins performants que les batteries lithium-ion actuelles, mais ils représentent déjà une amélioration significative par rapport aux générations précédentes.
Pour l’instant, les supercondensateurs en sont encore au stade du laboratoire. Il faudra encore quelques années avant qu’ils ne soient prêts pour une production à grande échelle. Pendant ce temps, les fabricants de batteries lithium-ion continueront également à améliorer leurs technologies pour augmenter la densité énergétique et la rapidité de charge.
Une solution hybride prometteuse
Malgré ces défis, les supercondensateurs peuvent déjà trouver leur place dans certaines applications, notamment dans l’industrie automobile. Une solution hybride pourrait être envisagée, avec une batterie lithium-ion couplée à un supercondensateur. Ce dernier servirait alors de réservoir instantané d’énergie, permettant une récupération rapide lors des freinages par exemple.
La Bolloré BlueCar, une voiture électrique de série, a déjà adopté cette solution avec succès. Le supercondensateur permet de récupérer une forte puissance instantanément, puis de la décharger lentement dans la batterie. Certaines voitures de course, comme les prototypes Le Mans TS030 et TS040 de Toyota, ont également utilisé des supercondensateurs pour améliorer leurs performances.
En conclusion, les supercondensateurs sont prometteurs, mais ils ne sont pas encore prêts à remplacer complètement les batteries lithium-ion dans les véhicules électriques. Leur densité énergétique doit encore être améliorée, et leur mise en production à grande échelle nécessitera encore du temps. Cependant, ils représentent une alternative intéressante pour certaines applications spécifiques et continuent de susciter l’intérêt des chercheurs.
(Note 1 : Le graphène est une forme de graphite composée d’atomes de carbone agencés en hexagone. Les MXenes sont des matériaux 2D composés de carbures, de nitrures ou de carbonitrures de différents métaux. Ils possèdent des propriétés chimiques et électriques similaires au graphène.)
