Micro-supercondensateurs 3D tout-solide à base de ionogel et de MnO2

par Thibaud Guillemin

Projet de thèse en Chimie des matériaux

Sous la direction de Jean Le Bideau et de Thierry Brousse.

Thèses en préparation à Nantes , dans le cadre de 3M - Matières, Molécules et Matériaux (Nantes) depuis le 14-11-2018 .


  • Résumé

    Les micro-supercondensateurs qui feront part de l’Internet des Objets devront répondre à des critères de performance, de durée de vie et de sécurité suffisants pour assurer lors rôle convenablement. L’amélioration de la sécurité se traduit notamment par l’utilisation d’électrolytes tout-solide tels que les ionogels. Du côté des performances, des matériaux pseudocapacitifs, comme le MnO2, peuvent être utilisés pour améliorer la densité d’énergie qui fait défaut aux micro-supercondensateurs tout en conservant leur densité de puissance élevée. Une solution pour atteindre de plus hautes densités d’énergie est d’augmenter le ratio surface/volume en développant une grande surface spécifique avec des électrodes 3D et en déposant dessus une couche mince de matériau pseudocapacitif. L’aspect sécuritaire est abordé via l’utilisation d’électrolytes solides performants, les ionogels. Ces ionogels sont obtenus par le confinement de liquide ionique dans une matrice solide, permettant un comportement mécanique solide et une conductivité ionique proche du liquide ionique. Au cours de cette thèse seront préparés des ionogels répondant à des contraintes liées à l’assemblage et l’utilisation des micro-supercondensateurs. Les effets de confinement du liquide ionique et les performances de micro-supercondensateurs seront étudiés et rationnalisés.

  • Titre traduit

    Ionogel and MnO2 based all-solid 3D microsupercapacitors


  • Résumé

    Micro-supercapacitors which will be part of the Internet of Things will have to meet performance, lifespan and security criteria sufficient to perform their role properly. The improvement in safety is notably achievable with the use of all-solid electrolytes such as ionogels. About performances, pseudocapacitive materials, such as MnO2, can be used to improve the energy density lacking to the micro-supercapacitors while maintaining their high power density. One solution to achieve higher energy densities is to increase the surface area to volume ratio by developing a large specific surface area with 3D electrodes and depositing a thin layer of pseudocapacitive material on it. The safety aspect is addressed through the use of high-performance solid electrolytes, the ionogels. These ionogels are obtained by confining ionic liquid in a solid matrix, allowing a solid mechanical behavior and ionic conductivity close to ionic liquid. During this thesis, ionogels will be prepared to meet constraints related to the assembly and use of micro-supercapacitors. The confinement effects of the ionic liquid and the performances of micro-supercapacitors will be studied and rationalized.