Research network on electrochemical energy storage

Les «matériaux intelligents»

Les «matériaux intelligents»
Responsable F. Sauvage

Parmi les cinq axes de recherche amont du RS2E, la thématique « matériaux intelligents » est sans nul doute la plus naissante du réseau. Elle est constituée de deux volets distincts et d’avenir que sont la mise au point de systèmes de stockage d’énergie énergétiquement autonomes d’une part et la fabrication de micro-sources d’énergie performantes d’autre part. Les études que nous menons dans cette thématique concilient parfaitement la recherche fondamentale avec la recherche appliquée. Nous nous intéressons par exemple à de nouveaux concepts prenant place à l’échelle moléculaire pour le développement de systèmes photo-rechargeables ou alors à l’intégration d’outils issus de la micro-électronique pour la nanostructuration de nos microsystèmes de stockage électrochimique d’énergie. Les recherches engagées par l’ensemble des acteurs de cette cinquième thématique du réseau ont pour but ultime de déboucher sur des prototypes performants et en rupture technologique.  

Couplage PV/batteries (F. Sauvage):

Il s’agit dans cette sous-thématique de développer des systèmes énergétiquement autonomes se déchargeant selon la demande de l’utilisateur mais surtout se rechargeant par le biais du soleil. Dans ce cas, la capacité gravimétrique ou volumétrique qui caractérise les matériaux d’électrode devient une caractéristique plus secondaire face aux cinétiques de recharge et aux propriétés d’absorption de la lumière de nos systèmes. Nos recherches s’inscrivent actuellement sur le prototypage de systèmes couplés entre une cellule photovoltaïque à colorant et une batterie Li-ion classique pouvant être flexible par exemple et aussi sur la mise en œuvre de matériaux inorganiques ou hybrides multifonctionnels permettant l’absorption de la lumière, établir une zone de séparation de charge propice pour la photo-insertion ou la photo-désinsertion d’ions lithium dans/depuis une structure hôte. Le choix de la cellule à colorant dans nos recherches s’explique par (i) sa forte sensibilité à la lumière diffuse et artificielle (ii) son rendement qui s’avère être indépendant de la température de fonctionnement et de l’intensité lumineuse

Microsystèmes de stockage d’énergie (P.L. Taberna):

Le développement de systèmes autonomes miniaturisés connaît un boom important dans un contexte où les réseaux de capteurs sans fil se multiplient sans cesse (implants bio-médicaux, smart-dust, RFID, surveillance de structure…). C’est dans ce cadre qu’il est crucial de mettre au point des éléments de stockage de l’énergie à la fois compacts et efficients. Pour obtenir une autonomie suffisante, tout l’enjeu est de proposer des microsystèmes en mesure de récupérer l’énergie ambiante : thermique, solaire, vibrationnelle… Un effort important est donc ici mené afin de proposer des architectures et des matériaux innovants permettant d’obtenir des micro-sources d’énergie (Li-Ion, Supercondensateurs, Pseudocapacitance…) ayant des densités d’énergie et de puissance exacerbées tout en étant intégrable par exemple sur des puces de silicium.