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Lin, Rongying. Formulation of electrolytes based on ionic liquids for supercapacitor applications

Lin, Rongying (2012). Formulation of electrolytes based on ionic liquids for supercapacitor applications.

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Résumé en francais

Le stockage de l'énergie est indispensable pour répondre aux besoins énergétiques quotidiens. Sans le recours à des systèmes de stockages, l'énergie surproduite sera gaspillée et l'énergie sous produite entraînera des interruptions des activités quotidiennes. Par conséquent, les systèmes de stockage d'énergie, parmi lesquels on trouve les supercondensateurs jouent un rôle primordial. Ceux-ci présentent un grand intérêt dans les applications de puissance puisqu'ils peuvent stocker et fournir de l'électricité rapidement (quelques secondes) grâce à un fonctionnement basé sur le stockage électrostatique des charges électriques : les ions d'un électrolyte sont adsorbés/désorbés à la surface de la matière active des électrodes. Les objectifs de cette thèse sont (1) d'étudier la charge de la double couche électrochimique, constituée par les ions de l'électrolyte et les charges induites par l'application d'un potentiel externe au niveau des électrodes, en vue d'augmenter la capacité et (2) de formuler des électrolytes à base de liquides ioniques dans le but d'augmenter la fenêtre de potentiel d'électrochimique, et donc l'énergie. Ces travaux de recherches ont été réalisés en partenariat avec la société industrielle Solvionic, spécialisée dans le développement et la production de liquides ioniques, et le laboratoire du CIRIMAT de l'université Paul Sabatier. Les résultats obtenus à l'issue de cette étude ont conduit à trois publications, dans lesquelles nous avons tout d'abord montré que la taille des pores de la matière active et la taille des ions de l'électrolyte doivent être adaptée pour augmenter la capacité, la capacité est maximale lorsque la taille des pores est proche de la taille des ions. En utilisant un liquide ionique solvaté (EMI-TFSI + acétonitrile), nous avons également montré que les ions de l'électrolyte sont partiellement désolvatés lors de leur adsorption dans les micropores inférieurs à 1 nm. En fin, des mélanges de liquides ioniques ont été préparés en sélectionnant des cations spécifiques, et des électrolytes eutectiques liquides jusqu'à -80°C. L'association de ce type de liquide ionique et de nanotubes de carbone possédant une structure ouverte permet d'utiliser une large gamme de température de -50°C jusqu'à 100°C pour le fonctionnement des supercondensateurs. Ces recherches ont donc permis d'une part d'approfondir la compréhension de la relation taille des ions/taille de pore dans le but d'augmenter les performances de supercondensateurs ; D'autre part, la découverte de nouvelles propriétés des mélanges de liquides ioniques ont permis d'étendre la gamme de températures pour les applications des supercondensateurs.

Sous la direction du :
Directeur de thèse
Simon, Patrice
Fantini, Sébastien
Ecole doctorale:Sciences de la matière (SdM)
laboratoire/Unité de recherche :Centre Interuniversitaire de Recherche et d'Ingénierie des MATériaux (CIRIMAT), UMR 5085
Mots-clés libres :Supercondensateur - Electrolyte - Liquide ionique - Mélange eutectique - Carbone - Electrochimie
Sujets :Sciences des matériaux
Déposé le :17 Jun 2013 09:57