Greffage de molécules électroactives sur carbone pour les électrodes de supercondensateur hybride
Auteur / Autrice : | Annaïg Le Comte |
Direction : | Thierry Brousse, Daniel Belanger |
Type : | Thèse de doctorat |
Discipline(s) : | Sciences des matériaux, Electrochimie |
Date : | Soutenance en 2014 |
Etablissement(s) : | Nantes |
Ecole(s) doctorale(s) : | École doctorale Matériaux, Matières, Molécules en Pays de la Loire (3MPL) (Le Mans2008-2021) |
Partenaire(s) de recherche : | autre partenaire : Université de Nantes. Faculté des sciences et des techniques |
Jury : | Président / Présidente : Olivier Chauvet |
Examinateurs / Examinatrices : Thierry Brousse, Daniel Belanger, Olivier Chauvet, Philippe Barboux, Serge Palacin | |
Rapporteurs / Rapporteuses : Philippe Barboux, Serge Palacin |
Mots clés
Mots clés contrôlés
Résumé
Aujourd’hui, la planète entière est consciente de la nécessité de développer de nouvelles sources d’énergie durables et respectueuses de l’environnement. Ces sources pour la plupart intermittentes (solaire, éolien) doivent être associées à des systèmes de stockage. Les batteries et les supercondensateurs sont les principaux dispositifs de stockage électrochimique de l’énergie. Les batteries stockent l’énergie de façon faradique et présentent donc des énergies spécifiques élevées. Le stockage des charges dans les supercondensateurs est basé sur des processus capacitifs qui assurent de fortes puissances spécifiques et des durées de vie quasi-infinie. Les systèmes hybrides combinent une électrode de batterie pour augmenter la capacité stockée avec une électrode de supercondensateur pour maintenir des cinétiques de charge/décharge rapides. L’objectif de cette thèse a visé l’augmentation de la densité d’énergie stockée par ces systèmes. L’approche retenue a été le greffage covalent de molécules électroactives à la surface d’un carbone poreux pour ajouter une contribution faradique à la capacité totale de l’électrode de supercondensateur. La chimie des sels de diazonium a été utilisée pour la modification des poudres de carbone. Un intérêt particulier a été porté sur le choix de la molécule. La formation d’une liaison forte entre la molécule et le substrat a été démontrée par différentes techniques de caractérisation. Finalement, l’assemblage et le cyclage de dispositifs complets ont prouvés que le greffage permet une augmentation de la densité d’énergie sans impacter sur la densité de puissance.