Matériaux composites électroactifs à porosité contrôlée

Electroactive composite materials with controlled porosity

• Auteur / Autrice : Yannick Ruani Lei
• Direction : Jean-Louis Pascal, Frédéric Favier
• Type : Thèse de doctorat
• Discipline(s) : Chimie organique, minérale, industrielle
• Date : Soutenance en 2009
• Etablissement(s) : Montpellier 2

Mots clés

Mots clés contrôlés

Oxydes de manganèse

Carbure de silicium

Batteries lithium-ion

Condensateurs électrochimiques

Composites

Mots clés libres

Matériaux composites

Supercondensateur

Batterie Li-ion

Carbure de silicium

MnO2

Résumé

Parmi les systèmes de stockage de l'énergie électrique, les dispositifs électrochimiques sont intéressants car ils convertissent l'énergie chimique en énergie électrique. Nous pouvons citer les supercondensateurs et les batteries Li-ion qui possèdent une densité de puissance élevée et une bonne densité d'énergie, respectivement. Ce travail de thèse a été axé sur la préparation de matériaux composites d'électrode MnO2/C pour supercondensateur, SnO2/C pour batterie Li-ion et la synthèse de SiC poreux. A partir d'un carbone mésoporeux (900m2/g) synthétisé par voie template, le dépôt de matériau actif est réalisé par (co-)précipitation. En ce concerne le composite MnO2/C, les performances électrochimiques suivent deux comportements distincts selon la teneur en MnO2 dans le matériau. Un optimum dans la teneur a été observé pour l'obtention d'un maximum de capacité (900F/g). Pour les batteries Li-ion, le carbone contient l'expansion volumique induite par la lithiation de SnO2 dans le cas matériau composite SnO2/C. Cependant, l'électrode de SnO2 pur n'a pas donné les résultats escomptés. La synthèse de SiC poreux a procède par la réduction d'un composite SiO2/C par magnésiothermie à 800°C pendant 24h. Le matériau obtenu est une réplique inverse de la structure de la silice

Among all systems for electrical storage, electrochemical devices are interesting because they turn chemical energy into electrical energy. Supercapacitor and Li-ion battery have high power density and good energy density, respectively. The topic of the present work is the preparation of composite electrode material MnO2/C for supercapacitor, SnO2/C for Li-ion battery and synthesis of porous SiC. This could be achieved starting by the synthesis of mesoporous carbon (900m2/g) following a hard template method. At first, the evaluation of electrochemical performances of composite electrode material for supercapacitor shows two different behaviours versus the ratio of MnO2. We could observe an optimal ratio for which capacitance was maximal (900F/g). Secondly, the volumic variations occurring while charge/discharge of SnO2/C electrode materials are contained by the carbon matrix. In spite of limited electrochemical performances for pure SnO2 electrode material, the cyclability of SnO2/C electrode materials is enhanced. At last, the synthesis of porous SiC can be achieved by the thermal reduction of SiO2/C composite using Mg as reducing agent. The as-prepared material is a replica of silica template