Synthese et caracterisation de polymeres conducteurs application au stockage de l'energie

• Auteur / Autrice : ALEXIS LAFORGUE
• Direction : Jean-François Fauvarque
• Type : Thèse de doctorat
• Discipline(s) : Sciences et techniques
• Date : Soutenance en 2001
• Etablissement(s) : Paris 12

Résumé

Plusieurs polymeres derives du polythiophene ont ete synthetises chimiquement pour etre utilises dans des electrodes de systemes de stockage d'energie de type supercondensateurs. Les polymerisations ont ete effectuees par oxydation au chlorure ferrique avec des rendements compris entre 40 et 80% en poids. La caracterisation electrochimique a ete realisee par voltametrie cyclique et cyclage galvanostatique. Les capacites de stockage du dopage negatif des derives du pth sont plus importantes que celle du pth lui-meme. Leur stabilite est legerement superieure mais cependant trop faible pour etre exploitable. Le dopage positif des derives est moins capacitif que celui du pth, etant donne le poids plus important des unites monomeres. Cependant, la stabilite du processus est nettement amelioree par le greffage de substituents. Le dopage positif a donc ete teste dans des electrodes positives de supercondensateurs. Pour cela, la poudre de polymere a ete mise en uvre dans des electrodes composites avec du noir d'acetylene pour la conduction electronique ainsi qu'un melange de deux liants pour obtenir un accrochage des pates sur les collecteurs de courant metalliques. Les electrodes negatives ont ete realisees a l'aide de la meme mise en uvre avec des charbons actifs permettant d'obtenir une charge par double-couche electrochimique. Des systemes originaux de supercondensateurs hybrides ont ete assembles et etudies en cellules de 4 cm 2. Ils cyclent entre 1 et 3v et possedent des performances interessantes : des energies specifiques de 40 wh/kg pour des puissances de 9 kw/kg. Des prototypes industriels de n electrodes de 60 cm 2 ont ensuite ete assembles. Ces prototypes possedent des capacites de 2600 farad et des energies massiques de 7,5 wh/kg. Cependant, les puissances obtenues ont ete limitees a 250 w/kg au lieu des 1,2 kw/kg attendus, a cause d'une compression interne trop faible dans les modules qui augmente la resistance interne.