Les supercondensateurs sont employés pour stocker
l'énergie électrique pour des périodes s'étendant
de quelques secondes à plusieurs jours. L'autodécharge permet de
déterminer la durée du maintien de l'énergie
stockée, en particulier pour les applications ayant un rapport cyclique
bas. Une application typique est le démarrage d'un moteur de voiture
après une semaine de stationnement dans un parking. Dans ce cas, il est
nécessaire que le dispositif de stockage maintienne son énergie
stockée le plus longtemps possible [55]. Dans les accumulateurs
classiques, l'autodécharge reste très faible par rapport à
celle des supercondensateurs et la durée de maintien de la plus grande
part de l'énergie (shelf-life) est de l'ordre de quelques dizaines de
mois à quelques années [138].
L'amplitude de l'autodécharge peut être
déterminée soit en mesurant directement le courant de
l'alimentation nécessaire à maintenir une tension constante
(méthode appelée floating), ou soit par l'enregistrement de la
tension aux bornes du supercondensateur en fonction du temps [1 39].
Dans notre travail, l'autodécharge est
caractérisée par la mesure de la décroissance de la
tension des supercondensateurs en circuit ouvert. La diminution graduelle en
circuit ouvert de la tension d'un supercondensateur chargé peut
être due à deux mécanismes différents: l'
autodécharge ou la redistribution de charges. La redistribution de
charges correspond à la répartition de charges entre les pores
ayant des accessibilités différentes. Afin d'éviter
celle-ci, nous allons commencer par définir une méthodologie
à suivre pendant toute la caractérisation de
l'autodécharge.
Plusieurs phénomènes peuvent se produire dans
un supercondensateur chargé en circuit ouvert du fait de la nature
chimique du supercondensateur. En effet, l'autodécharge est une fonction
complexe du temps, de la tension et de la température. Certaines
conditions, telles que la valeur de la tension, le type des impuretés
dans l'électrolyte, etc., déterminent la nature des
mécanismes de l'autodécharge et leur durée. La simple mise
en parallèle d'une résistance de fuite avec la capacité
totale du supercondensateur n'est donc pas suffisante pour modéliser
convenablement l'autodécharge avec toute sa complexité. Pour
cela, nous envisageons dans ce chapitre de déterminer un nouveau circuit
électrique équivalent de l'autodécharge nous permettant de
mieux la représenter et surtout de quantifier l'énergie
dissipée dans le
supercondensateur lors de l'autodécharge.
Tout d'abord, l'autodécharge s'accélère
fortement en fonction de la tension initiale et de la température
ambiante ce qui réduit l'énergie emmagasinée dans le
supercondensateur . Nous décrirons ainsi la dépendance des
paramètres du modèle de l'autodécharge vis-à-vis de
la tension et de la température.
Pour évaluer les paramètres de
l'autodécharge en fonction de la tension et la température, et
généraliser notre étude expérimentale, nous allons
étudier l'autodécharge de supercondensateurs commerciaux issus de
différents fabricants ayant des capacités et des tensions
nominales différentes et étant produits. Les paramètres de
l'autodécharge sont présentés en valeur réduite
afin, d'une part, de les comparer par rapport à ceux donnés par
le constructeur, et d'autre part, de montrer comment l'autodécharge peut
varier suivant la capacité et les technologies de fabrication.
Le phénomène de récupération de
tension apparaît, pour des faibles autodécharges. Une
présentation expérimentale et une interprétation de
celui-ci seront présentées.
Finalement, les éléments du modèle de
l'autodécharge s ont déterminés en utilisant la sp
ectroscopie d'impédance et comparés avec ceux trouvés par
la mesure de la décroissance de la tension aux bornes du
supercondensateur.
