Université d'Orléans

Titre : Optimisation de supercondensateurs carbone/carbone dans des électrolytes aqueux et organique.

Discipline : Chimie

Résumé :

L’enjeu majeur du développement des supercondensateurs reste focalisé sur l’augmentation de la densité d’énergie de ces systèmes tout en adoptant une démarche la plus respectueuse possible de l’environnement. Afin de satisfaire cet objectif, deux stratégies d’optimisation de supercondensateurs carbone/carbone  ont  été envisagées  en  fonction  du  milieu  électrolytique  utilisé:  i)  dans  le  cas  du milieu aqueux, des solutions de sulfates alcalins neutres ont été considérées afin d’étendre la tension de fonctionnement du système; ii) dans le cas du milieu organique, une méthode douce d'activation a été mise en œuvre afin d’obtenir des carbones microporeux avec une taille moyenne de pores adaptée à la taille des ions de l’électrolyte.  
L’utilisation  d’électrolytes  aqueux  à  base  de  sulfates  alcalins dans  des  supercondensateurs carbone/carbone symétriques a permis d’étendre la fenêtre de tension jusqu’à 1,9 V ; cette dernière a même  pu  être  étendue  à  2,0  V  par  ajustement  des  masses d’électrodes.  Enfin,  des  électrodes commerciales enduites ont été utilisées dans des cellules type « coffee-bag » offrant une excellente stabilité pendant 10,000 cycles à 2,1 V.
En milieu organique, des carbones nanoporeux denses avec des pores adaptés à la taille des ions de  l'électrolyte  organique  Et 4 NBF 4 /acetonitrile  ont  été  obtenus  par  oxydation  à  haute  pression  et
basse  température  (environ  200°C)  d’un  carbone  non  poreux.  Une  étape  suivante  de  traitement thermique a ensuite permis d’éliminer les groupements fonctionnels de surface et ainsi d’améliorer l’accessibilité  de  la  porosité.  En  raison  de  la  faible  oxydation,  la  densité  des  électrodes  est remarquablement élevée permettant d’atteindre des valeurs élevées de capacité volumique.