Stockage électrochimique de l'énergie : l'état « superionique » se confirme

Les supercondensateurs sont des systèmes de stockage électrochimique de l’énergie capables de délivrer une grande puissance. Complémentaires aux batteries, ils stockent des charges par adsorption des ions d’un électrolyte dans des électrodes composées de grains de carbone poreux, dont la taille de pores est inférieure à 2 nanomètres. La structure des ions de l’électrolyte confinés dans ces pores nanométriques, qui entraîne une augmentation de la capacité de stockage des charges restait à clarifier. Chose faite avec une équipe internationale, comprenant entre autres des chercheurs du laboratoire CIRIMAT (CNRS/Université de Toulouse) et du laboratoire PHENIX (CNRS/UPMC/Sorbonne Universités).

En combinant des mesures par diffusion des rayons X avec des simulations selon la méthode de Reverse Monte Carlo Hybride, ces scientifiques ont montré que les répulsions électrostatiques entre ions de même charge sont fortement écartées lorsque ces derniers sont confinés dans les pores subnanométriques. Cette altération des interactions coulombiques entraîne la création de paires d’ions de même charge et augmente ainsi la quantité de charges d’ions stockés dans les nanopores. Cette diminution des interactions électrostatiques est possible grâce à la création de charges à la surface du carbone. Ces résultats parus dans Nature Materials confirment l’existence d’un état « superionique » proposé par des théoriciens.

De nouvelles perspectives pour le stockage électrochimique de l’énergie, mais également pour la désalinisation de l’eau de mer et la récupération d’énergie à partir de l’existence de gradients de concentration dans l’eau !

Référence

Ryusuke Futamura, Taku Iiyama, Yuma Takasaki, Yury Gogotsi, Mark J. Biggs, Mathieu Salanne, Julie Ségalini, Patrice Simon & Katsumi Kaneko

Partial breaking of the Coulombic ordering of ionic liquids confined in carbon nanopores 

Nature Materials 18 Septembre 2017
DOI: 10.1038/NMAT4974