Nouveaux matériaux d'électrodes négatives de supercondensateur hybride en milieu aqueux
Auteur / Autrice : | Anne-Lise Brisse |
Direction : | Thierry Brousse, Olivier Crosnier, Philippe Stevens |
Type : | Thèse de doctorat |
Discipline(s) : | Chimie des matériaux |
Date : | Soutenance le 29/11/2018 |
Etablissement(s) : | Nantes |
Ecole(s) doctorale(s) : | École doctorale Matériaux, Matières, Molécules en Pays de la Loire (3MPL) (Le Mans ; 2008-2021) |
Partenaire(s) de recherche : | COMUE : Université Bretagne Loire (2016-2019) |
Laboratoire : Institut des Matériaux Jean Rouxel (Nantes) | |
Jury : | Président / Présidente : Christine Taviot-Gueho |
Examinateurs / Examinatrices : Frédéric Favier, Liliane Demourgues-Guerlou, Jesús Santos Peña |
Mots clés
Mots clés contrôlés
Mots clés libres
Résumé
Ces travaux de thèse se sont focalisés sur la synthèse et le dimensionnement de nouveaux matériaux d'électrodes négatives pour des supercondensateurs hybrides fonctionnant en électrolyte aqueux. Ces nouveaux systèmes de stockage se situent entre une batterie et un supercondensateur. Ils doivent présenter des énergies spécifiques de l’ordre la dizaine de Wh.kgˉ¹, une durée de vie de plusieurs dizaines de milliers de cycles tout en étant capable de répondre à des appels de puissance pour, par exemple, le réglage de fréquence du réseau électrique. La combinaison de matériaux d'électrode stockant les charges de façon faradique et capacitive présente une réponse adaptée à ces objectifs. Les démarches exploratoires mises en oeuvre pour la conception de ces électrodes sont décrites en détail dans cette thèse. Elles font appel à l'association de matériaux carbonés avec un oxyde de cuivre (Cu²O), ou à des molécules électroactives confinées dans une matrice hydroxyde double lamellaire (HDL), ou dans une matrice de type metal organic frameworks (MOF). Il a été mis en évidence que l’immobilisation de molécules électroactives dans des matrices HDL ou MOF est une stratégie prometteuse en termes d'augmentation de la densité d'énergie sans altérer notablement la densité de puissance. La principale limitation de ces stratégies reste la stabilité en cyclage des matériaux faradiques utilisés dans les réactions d’oxydoréductions qui restent un élément limitant pour la cyclabilité des électrodes de supercondensateur hybride. Ces travaux ouvrent cependant la voie à une multitude de matrices possibles à combiner à différentes molécules électroactives.