Nanostructure de pores ordonnés pour augmenter la capacité des condensateurs électrolytiques

Vers la fin du 19e siècle, Charles Pollak découvre qu'une mince couche d'oxyde d'aluminium ou d'alumine formée à la surface de l'aluminium agit comme un diélectrique et permet d'établir une très grande capacité entre l'aluminium et un électrolyte. Il venait de découvrir le principe fondamental du condensateur électrolytique. Durant le 20e siècle, l'évolution du condensateur électrolytique débute. On commence à utiliser du papier électrolytique entre les électrodes du condensateur, on effectue un forming prolongeant la durée de vie des condensateurs et on scelle adéquatement le bobinage évitant ainsi l'évaporation de l'électrolyte. De plus, pour augmenter davantage la capacité des condensateurs électrolytiques, on développe des techniques de gravure de pores dans les électrodes de plus en plus efficaces, augmentant la surface et par le fait même la capacité. La capacité surfacique d'un condensateur fonctionnant à 200 V passe de 0,09 μF/cm2, pour une électrode plane, à 2,56 μF/cm2 [1], pour une électrode gravée en 2013. La gravure nous permet donc d'obtenir un gain en capacité de 30 pour une tension de 200 V. Dans cet ouvrage, nous proposons une nouvelle méthode, consistant à ordonner les pores dans l'électrode, qui pourrait nous permettre d'obtenir un gain de 75 pour une tension de 200 V. Pour mener à terme cette proposition, l'objectif principal de ce mémoire est de mettre en évidence la possibilité d'ordonner les pores gravés dans les électrodes des condensateurs électrolytiques pour en augmenter leur capacité. Une fois le principe éprouvé, il y aura une grande opportunité pour augmenter la capacité des condensateurs électrolytiques ou, d'un autre point de vue, de les miniaturiser. Pour y arriver, nous débutons par élaborer un modèle théorique décrivant la capacité surfacique des condensateurs électrolytiques disponibles sur le marché. En maximisant cette capacité, nous réalisons que la capacité des condensateurs présents sur le marché s'approche considérablement de la valeur théorique maximale. Cela signifie que la technique actuelle de gravure, produisant des pores aléatoires à la surface, a quasiment atteint son plein potentiel. Par la suite, nous développons un modèle théorique décrivant la capacité surfacique pour une gravure produisant des pores ordonnés. En maximisant cette capacité, nous montrons que cette nouvelle méthode gravure produit une capacité 2,5 fois plus importante que la gravure à pores aléatoires.