Le développement des énergies renouvelables ainsi que la lutte contre les gaz à effet de serre sont des exemples de stratégies en place pour lutter contre le réchauffement climatique. Dans ce cadre, les systèmes de stockage ont un rôle important à jouer pour permettre par exemple de différer l'utilisation de la production ou encore d'améliorer l'autonomie des véhicules hybrides ou électriques. Si des efforts conséquents ont abouti à la réalisation d'accumulateurs performants tels que les batteries Li-ion, un autre type de système est aujourd'hui en plein développement : ce sont les condensateurs à double couche électrochimique, encore appelés "supercondensateurs". Les supercondensateurs fonctionnent par l'accumulation sous courant électrique des ions d'un l'électrolyte à la surface de poudre de carbone, dont la surface atteint plusieurs milliers de m²/g. Ces surfaces très élevées sont obtenues grâce à un traitement préalable d'activation qui vise à développer la porosité à l'intérieur des grains de carbone. Les supercondensateurs permettent de stocker plus d'énergie que les condensateurs classiques avec des densités de puissances supérieures à celle des batteries (mais moins d'énergie). Leur durée de charge /décharge est de l'ordre de quelques secondes, et leur durée de vie supérieure au million de cycle. Ils sont tout d'abord largement utilisés en petits formats (typiquement 1-100F / 2,5V) en électronique de puissance, principalement comme tampon de puissance (appareils photos, caméscopes) ou comme alimentation principale (petit outillage).
Aujourd'hui, les applications industrielles visées en gros volumes sont principalement la fourniture de pics de puissance ou encore récupération de l'énergie de freinage dans les véhicules hybrides ou électriques, ainsi que dans les métros et tramways. Les travaux développés au CIRIMAT portent sur la mise au point de nouveaux matériaux carbonés de porosité sub-nanométrique pour le stockage des charges dans les supercondensateurs, qui permettent de doubler la quantité de charge (et donc l'énergie) stockée dans les supercondensateurs. Les propriétés de ces matériaux s'expliquent par la fait que, contrairement aux idées reçues, les ions de l'électrolyte ont accès aux pores < 1nm qui sont plus petits que la taille des ions solvatés (1,5 nm). Ces résultats ont été expliqués par la déformation du cortège de solvatation des ions, rendant les nano-pores accessibles aux ions. De récents travaux ont confirmé cette hypothèse, et ont même permis de montrer que le stockage des charges était optimal lorsque la taille des ions nus était très proche de la taille des pores. Ces résultats sont intéressants à plusieurs titres. D'un point de vue pratique, ils peuvent conduire à court terme à la réalisation de supercondensateurs de plus grande densité d'énergie (10 Wh/kg), élargissant ainsi leur champ d'application. D'un point de vue fondamental, ils remettent en cause le mécanisme de charge de la double couche électrochimique dans les milieux confinés de taille sub-nanométrique.