Carbones nanostructurés pour le stockage électrochimique de l'énergie
Patrice SIMON
Université Paul Sabatier, Toulouse
Mercredi 27/03/2013, 11h00
Bât. C5 P.421A, CEA-Grenoble

Le développement des énergies renouvelables ainsi que la lutte contre les gaz à effet de serre sont des exemples de stratégies en place pour lutter contre le réchauffement climatique. Dans ce cadre, les systèmes de stockage ont un rôle important à jouer pour permettre par exemple de différer l’utilisation de la production ou encore d’améliorer l’autonomie des véhicules hybrides ou électriques. Si des efforts conséquents ont abouti à la réalisation d’accumulateurs performants tels que les batteries Li-ion, un autre type de système est aujourd’hui en plein développement : ce sont les condensateurs à double couche électrochimique, ou supercondensateurs. Les supercondensateurs stockent les charges par adsorption réversible des ions d’un l'électrolyte (sous courant électrique) à la surface de carbones poreux.
Dans cet exposé, nous montrerons comment le contrôle de la structure de matériaux carbonés peut améliorer de façon drastique les performances électrochimiques. Nous parlerons tout d’abord de la synthèse matériaux carbonés de porosité sub-nanométrique pour applications dans les supercondensateurs. Ces carbones microporeux ont permis de doubler la quantité de charge (et donc l’énergie) stockée dans les systèmes. Les propriétés de ces matériaux s’expliquent par le fait que, contrairement aux idées reçues, les ions de l’électrolyte ont accès aux pores sub-nanométriques (< 1nm) qui sont plus petits que la taille des ions solvatés (1,5 nm), mettant en lumière un effet bénéfique du confinement.
D’un point de vue applicatif, ces travaux permettent d’envisager la réalisation de supercondensateurs et de micro-supercondensateurs de plus grande densité d’énergie (10 Wh/kg), élargissant ainsi leur champ d’application. D’un point de vue fondamental, ils mettent en lumière la complexité du mécanisme de charge de la double couche électrochimique dans les milieux confinés de taille sub-nanométrique.

References
(1) J. Chmiola, G. Yushin, Y. Gogotsi, C. Portet, P. Simon and P. L. Taberna, Science, 313, 1760-1763 (2006).
(2) C. Merlet, B. Rotenberg, P.A. Madden, P.-L.Taberna, P. Simon, Y. Gogotsi, and M. Salanne, Nature Materials 11 (2012) 306-310.
(3) W.-Y. Tsai, R.Lin  S. Murali, L. L. Zhang, J. K. McDonough,  R. S. Ruoff , P.-L. Taberna, Y. Gogotsi, P. Simon Nano Energy (2013, in press)

Contact : bmotte

 

Retour en haut