Conception d'oxydes fonctionnels de métaux de transition présentant des méso- ou des nanostructures pour le stockage électrochimique de l'énergie
par Chau Cam Hoang Tran
Thèse de doctorat en Chimie, spécialité Chimie physique et chimie des matériaux
Sous la direction de Christine Damas et de Jesus Santos Peña.
Soutenue le 19-12-2017
à Tours , dans le cadre de École doctorale Énergie, Matériaux, Sciences de la Terre et de l'Univers (Centre-Val de Loire) , en partenariat avec Physico-Chimie des Matériaux et des Électrolytes pour l’Énergie (Tours) (équipe de recherche) .
Le président du jury était François Tran-Van.
Le jury était composé de Encarnación Raymundo-Pinero.
Les rapporteurs étaient Thierry Brousse, Sylvain Franger.
- Oxyde de manganèse
- Matériaux mésoporeux
- Agent structurant souple
- Agent structurant dur
- Dispositif asymétrique C/MnO2
- Microsupercondensateurs
- Oxydes de manganèse
- Condensateurs électrochimiques
- Matériaux poreux
- Supercondensateurs -- Propriétés physico-chimiques
- Supercondensateurs -- Propriétés électroniques
- Matériaux nanostructurés
- Microélectrodes
- Alcènes
mots clés
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Résumé
Cette thèse a pour objectif d'améliorer les performances électrochimiques des dispositifs asymétriques C/MnO2 en formulant des oxydes de manganèse présentant des nano- ou mésostructures. Deux méthodes d’élaboration sont explorées. Le matériau mésoporeux est obtenu par réaction entre un agent structurant souple CTAP et divers alcènes A. L’impact des solutions colloïdales CTAP-A sur la texture et la microstructure de MnO2 a été étudié en proposant un modèle qui corrèle la dimension des agrégats avec le diamètre des pores de MnO2. Les performances du dispositif asymétrique sont aussi optimisées. Bien que l’emploi d’un agent structurant dur AAO n’ait pas permis d’élaborer directement un matériau d’électrode MnO2 performant, une microélectrode de MnO2 élaboré sur des nano-piliers de nickel électrodéposé sur AAO montre des propriétés électrochimiques concurrentes avec celles des microélectrodes actuelles. La bonne réponse en puissance élevée du dispositif asymétrique est due à l’excellente connexion entre les piliers et le matériau actif. Ce mémoire offre une meilleure compréhension sur la formation de MnO2 et présente des microélectrodes prometteuses pour les microsupercondensateurs.
- Manganese oxide
- Mesoporous materials
- Soft template
- Hard template
- C/MnO2 asymmetric devices
- Microsupercapacitors
mots clés
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Titre traduit
Design of functional transition metal oxides with meso- or nanostructures for the electrochemical storage of energy
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Résumé
The aim of this thesis is to improve the electrochemical performance of C/MnO2 asymmetric devices by elaborating manganese oxides exhibiting nano- or mesostructures. Two preparation methods are proposed. A mesoporous material is obtained through the reaction of soft template CTAP with various A alkenes. The effect of CTAP-A colloidal solution on MnO2 texture and microstructure has been studied by establishing the relationship between aggregates dimension and pore diameter. Asymmetric devices performances can be optimized this way. Attempts to employ AAO as hard template for developing a performant MnO2 electrode were unsuccessful. Nevertheless, a MnO2 microelectrode containing the oxide on nickel nanowires electrodeposited on AAO provided excellent electrochemical performances, comparable with current microsupercapacitor electrodes. Asymmetric device energy retention with increasing power is good due to the excellent MnO2/nickel nanowires connection. This thesis offers insights on the MnO2 formation and proposes promising microelectrodes for microsupercapacitors.
Il est disponible au sein de la bibliothèque de l'établissement de soutenance.
