Nanocomposites polythiophènes/nanotubes de carbone alignés : élaboration, caractérisations et applications aux supercondensateurs en milieu liquide ionique

par Sébastien Lagoutte

Thèse de doctorat en Chimie des matériaux et électrochimie

Sous la direction de Claude Chevrot et de François Tran-Van.

Soutenue le 22-10-2010

à Cergy Pontoise, dans le cadre de Ecole doctorale Sciences et ingénierie, en partenariat avec direction générale de l'armement et de centre d'études nucléaires (équipe de recherche) .


  • Résumé

    Le présent travail a porté sur l’élaboration d’électrodes à base de polymère conducteur et d’un tapis de nanotubes de carbone alignés pour les applications de supercondensateur.Dans la première partie de ce travail, nous avons porté notre attention sur le choix de nos matériaux et nous avons pu déterminer leur comportement électrochimique en milieu liquide ionique. Les deux polymères choisis : le poly(3-méthylthiophène) et le poly(3,4-diméthylthiophène) possèdent des propriétés très différentes en terme de capacitance, de potentiel d’oxydation, de résistance ou de cyclabilité. Afin d’allier ces propriétés entre elles, nous avons réalisé la synthèse de copolymères obtenus par voie électrochimique en milieu liquide ionique aprotique. Cette électro-co-polymérisation nous a permis d’obtenir une large gamme de matériaux aux propriétés variables selon la composition du polymère.Dans la deuxième partie de ce travail, nous avons optimisé la synthèse électrochimique d’un nanocomposite poly(3-méthylthiophène)/nanotubes de carbone alignés en milieu liquide ionique. Les matériaux obtenus offrent la propriété d’être « auto-supportés » et permettent ainsi de s’affranchir de collecteur de courant. La nanostructuration grâce aux nanotubes et l’absence de collecteur de courant nous ont permis d’améliorer d’un facteur 3 la capacitance spécifique de nos électrodes. Une optimisation des conditions d’élaboration des nanocomposites permettent d’atteindre une capacitance de 180F.g-1 dans EMITFSI à 30°C.

  • Titre traduit

    Nanocomposites polythiophene/aligned carbon nanotubes : elaboration, characterizations and applications for energy storage (supercapacitors) in Ionic liquid


  • Résumé

    The present work concerned the elaboration of electrodes containing electronic conducting polymer and a carpet of aligned carbon nanotubes for supercapacitor applications. In the first part of this work, we put our attention on the choice of our materials and we were able to determine their electrochemical behavior in ionic liquid. Both chosen polymers : poly(3-méthylthiopène) and poly(3.4-diméthylthiophène) possess very diffrent properties in term of capacitance, oxidation potential, resistance or cyclability. In the second part of this work, we optimized the electrochemical synthesis of a nanocomposite poly(3-méthyltiophène)/aligned carbon nanotubes in ionic liquid. The obtained materials offer the property to be "self-supported" and allow using themselves without current collector. And optimization of the conditions of nanocomposites elaboration allows reaching a capacitance of 180 F.g-1 in EMITFSI in 30°C.


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Cette thèse a donné lieu à une publication en 2010 par Université de Cergy-Pontoise à Cergy

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Informations

  • Sous le titre : Nanocomposites polythiophènes/nanotubes de carbone alignés : Elaboration, caractérisations et applications aux supercondensateurs en milieu liquide ionique
  • Détails : 1 vol. (196 p.)
  • Annexes : Bibliogr. p.186-195.
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