Matériaux
Supercondensateurs

Les supercondensateurs sont des dispositifs de stockage de l’électricité constitués de deux électrodes, généralement identiques, séparées par un électrolyte. Comme les accumulateurs, ce sont des systèmes rechargeables, aussi appelés générateurs secondaires, à la différence des piles ou générateurs primaires, qui ne sont pas rechargeables, et des piles à combustible qui transforment directement de l’énergie chimique en énergie électrique.

Le principe général de fonctionnement des supercondensateurs repose sur la formation d’une double couche électrochimique à l’interface d’un électrolyte et d’une électrode polarisable de grande surface spécifique. L’application d’une différence de potentiel aux bornes du dispositif complet entraîne le stockage électrostatique de charges aux deux interfaces électrode-électrolyte qui se comportent comme deux condensateurs en série. Le système restitue la charge accumulée avec une excellente efficacité et pendant un très grand nombre de cycles. La réponse électrique des supercondensateurs s’apparente à celle des condensateurs : ils sont capables de délivrer des densités de courant importantes pendant des temps assez courts (forte puissance) ; pour un volume équivalent, ils stockent de 20 à 50 fois moins d’énergie électrique que les accumulateurs, mais environ 100 fois plus que les condensateurs diélectriques usuels, d’où leur appellation de « supercondensateurs » et leur vocation de générateur secondaire.

Des supercondensateurs de petite taille, délivrant des courants du microampère au milliampère sous quelques volts, ont été commercialisés dès la fin des années 1970. Leur application majeure, toujours d’actualité, est la sauvegarde de mémoires et d’autres fonctions qu’il est utile de préserver pendant une interruption de l’alimentation électrique principale. Comme leur coût et leur maintenance sont en général moindres que ceux des accumulateurs et leur durée de vie largement supérieure, ils ont été introduits dans nombre d’équipements portables et d’alimentations secourues. Le domaine connaît cependant un second souffle, depuis le début des années 1990, avec l’apparition de supercondensateurs de plus grande taille visant des applications où les besoins en énergie et surtout en puissance sont plus importants. Leur développement est motivé par des utilisations spécifiques dans lesquelles le compromis énergie-puissance est mieux satisfait que par les seuls accumulateurs ou condensateurs. En fait, ces supercondensateurs se présentent souvent comme des auxiliaires des condensateurs, accumulateurs ou même piles à combustible dans des montages hybrides où chaque dispositif est amené à jouer un rôle complémentaire. Tel est le cas du véhicule électrique où la traction serait assurée par des accumulateurs, tandis que le démarrage, l’accélération et d’autres opérations ponctuelles bénéficieraient de l’apport de puissance des supercondensateurs qui pourraient être rechargés lors du freinage. De façon générale, l’association d’un supercondensateur avec un accumulateur doit permettre au premier d’avoir un rôle de filtrage des demandes de puissance, augmentant ainsi les potentialités du second en matière d’énergie.

À plus long terme, les supercondensateurs semblent pouvoir atteindre des performances qui permettraient de mettre à profit leur durée de vie et leur fiabilité pour constituer des moyens autonomes de stockage et de fourniture d’énergie électrique dans des installations isolées utilisant les énergies solaire et/ou éolienne.