Etude d'accumulateurs alcalins a electrolyte solide polymere

• Auteur / Autrice : NATHALY VASSAL
• Direction : Jean-François Fauvarque
• Type : Thèse de doctorat
• Discipline(s) : Sciences et techniques
• Date : Soutenance en 1998
• Etablissement(s) : Paris 6

Résumé

Les electrolytes solides polymeres (esp) suscitent depuis plusieurs annees un interet certain, notamment pour leur application aux generateurs electrochimiques rechargeables. Une famille originale d'esp alcalins a base de poly(oxyde d'ethylene) poe, de potasse koh et d'eau fait l'objet depuis plusieurs annees d'une etude au sein de notre laboratoire, incluant une caracterisation structurale et electrochimique des materiaux. Ces esp ont ete testes dans differents types de generateurs electrochimiques. L'etude du cyclage d'accumulateurs nickel/hydrure metallique a montre le bon fonctionnement du systeme a esp, dans une gamme de temperatures allant de 0\c a 40\c. L'autodecharge du systeme ni/mh a esp est meilleure que celle de son homologue a electrolyte liquide et sa cyclabilite est remarquable. Par ailleurs, l'etude de systemes hybrides metal/air tels que mh/air et zn/air a montre l'excellente aptitude des electrodes a air a fonctionner en esp alcalin, tout en revelant des limites dues a la nature du polymere poe utilise. En effet, des ameliorations ou de nouvelles applications basees sur cet electrolyte polymere sont maintenant restreintes : le taux de cristallinite eleve du polymere ainsi que sa faible temperature de fusion qui limite la temperature de fonctionnement, de mauvaises caracteristiques interfaciales et un nombre de transport en ions hydroxyles trop faible reduisent a terme son utilisation en generateurs secondaires. Afin de s'affranchir de ces contraintes, un nouveau type d'esp alcalin a ete mis au point, utilisant une matrice polymere amorphe, le copolymere d'epichlorhydrine et d'oxyde d'ethylene p(ech-co-oe) qui presente les memes proprietes solvatantes que le poe sans ses inconvenients. Le comportement de cet esp a fait l'objet d'une etude originale par rheologie et calorimetrie differentielle a balayage, statique et dynamique. Le comportement conducteur de ce materiau s'est revele avantageux, puisque sa conductivite ionique depasse 10 3s. Cm 1 a temperature ambiante, avec un nombre de transport des ions hydroxyles superieur a 90%. L'utilisation de ce nouvel esp au sein des batteries ni/mh et zn/air a montre que les systemes a base p(ech-co-oe) sont susceptibles de fonctionner aussi bien que leurs predecesseurs a base poe et peuvent etre utilises a des temperatures plus elevees.