Les trois catégories de supercondensateurs en fonction de
la nature des électrodes sont les suivantes :
· les supercondensateurs à stockage d'énergie
électrostatique : technologie d'électrodes au charbon actif,
· les supercondensateurs à stockage d'énergie
électrochimique : technologie d'électrodes aux oxydes
métalliques ou aux polymères conducteurs,
· les supercondensateurs à stockage d'énergie
électrochimique et électrostatique : technologie
d'électrodes hybride.
Supercondensateurs à stockage d'énergie
électrostatique
Actuellement, la technologie la plus répandue est
celle au charbon actif, dont les surfaces spécifiques dépassent
1000 m2.g-1 et peuvent atteindre 3000
m2.g-1. Ces supercondensateurs fonctionnent selon un
principe de type électrostatique : l'électricité est
stockée par accumulation d'ions dans la double couche électrique
existant à l'interface électrodeélectrolyte. L'absence de
véritables réactions chimiques permet une excellente
réversibilité et une durée de vie importante (de plus de
1000 000 cycles). Citons deux autres particularités de ces
supercondensateurs [8,9] :
· le faible coût des procédés de
fabrication et surtout de la matière première.
· le stockage d'énergie principalement
électrostatique leur confère une puissance spécifique
potentiellement élevée, typiquement d'un seul ordre de grandeur
inférieure à celle des condensateurs électrolytiques,
Fig. 2-3 : Structure microscopique d'une
électrode à charbon actif [8]
Supercondensateurs à stockage d'énergie
électrochimique
Cette technologie utilise des matériaux
d'électrodes permettant d'obtenir une interface électrode
électrolyte pseudo-capacitive. Deux types de matériaux sont
utilisés [10,11] : les oxydes métalliques conducteurs
électroniques ou les polymères conducteurs électroniques.
Concernant les oxydes métalliques, il est impératif que ceux-ci
ne se dissolvent pas dans l'électrolytique, ce qui limite le nombre de
candidats possibles. C'est principalement l'oxyde ruthénium ou l'oxyde
d'iridium en milieu acide sulfurique qui est utilisé [12]. Cette
technologie est relativement onéreuse, aussi bien au niveau de la
matière première qu'à celui des procédés de
fabrication. Le comportement électrique de ces supercondensateurs est
complexe.
Quant aux polymères conducteurs électroniques,
tels que le polypole [13], le polythiophène polyaniline, ils permettent
d'obtenir des capacités spécifiques élevées, de
l'ordre de 200 F.g-1 et pouvant atteindre 400 F.g-1. De
nombreux problèmes restent cependant à résoudre, notamment
ceux liés à la stabilité en température, ainsi
qu'à une puissance et une cyclabilité limitées.
Supercondensateurs à stockage d'énergie
asymétrique
Ce type de supercondensateur dispose de deux
électrodes de nature différente, par exemple une de carbone
poreux et une d'oxyde de nickel mais nous pouvons aussi en trouver avec des
polymères. Le but est d'exploiter les propriétés de la
double couche et l'effet pseudo-capacitif. La densité d'énergie
obtenue est supérieure à celle des composés
carbonés toutefois les caractéristiques de charge/décharge
sont non-linéaires [14].
