Développement de supercondensateurs carbone/carbone : relation entre la taille des ions de l'électrolyte et la taille des pores de la matière active

par Céline Largeot

Thèse de doctorat en Sciences et génie des matériaux

Sous la direction de Patrice Simon.

Soutenue en 2009

à Toulouse 3 .


  • Résumé

    L'objectif de cette thèse est d'étudier les interactions ions/carbone poreux afin d'améliorer les performances de supercondensateurs carbone/carbone. Les Carbones Dérivés de Carbures de titane (TiC-CDC) sont des carbones microporeux, dont la porosité est monodisperse. Ils ont permis d'étudier finement les interactions entre la taille des ions de l'électrolyte et la taille des pores de la matière active (carbone) dans la formation de la double couche électrochimique dans deux différents types d'électrolyte (organique et liquide ionique). Contrairement à ce qui était pensé jusqu'à maintenant, afin de maximiser la capacité et donc l'énergie, la taille des pores du carbone doit être voisine de la taille des ions de l'électrolyte. Il a également été montré que les ions adsorbés à la surface du carbone sont partiellement désolvatés. Lorsque la porosité du carbone est adaptée à la taille des ions de l'électrolyte, on observe une augmentation de 40 % de la capacité en milieu acétonitrile et de 60 % en milieu liquide ionique, ce qui correspond respectivement à un doublement et un triplement de l'énergie maximale des supercondensateurs.

  • Titre traduit

    Development of carbon/carbon supercapacitor relation between the electrolyte ions size and active material pore size


  • Résumé

    The aim of this work is to study ion/porous carbon interactions in supercapacitor electrodes to improve their electrochemical performances. Titanium Carbide Derived Carbon (TiC-CDC) are microporous carbon with monodisperse porosity. They allowed us to finely study the interactions between electrolyte's ion size and active material pore size during the electrochemical double layer formation in two different kind of electrolyte (organic and ionic liquid). Unlike to traditional views, in order to maximise capacitance, carbon pore size must be close to electrolyte ions size. It was demonstrated that ions adsorbed on carbon's surface are at least partially desolvated. As carbon porosity is well adapted to electrolyte ions size, the capacity is improved of 40 % in acetonitrile and 60 % in ionic liquid. This corresponds respectively to an enhancement by two and by three of the energy of supercapacitors.

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Informations

  • Détails : 1 vol. (191 p.)
  • Annexes : Bibliogr. p. 187-191

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  • Disponible pour le PEB
  • Cote : 2009TOU30054
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