Oxydes lamellaires nanométriques pour condensateurs électrochimiques

L objectif de ce travail a été de proposer des oxydes lamellaires nanométriques de cobalt et de vanadium pour des applications en tant qu électrodes positives de systèmes électrochimiques à haute puissance en technologie lithium ou sodium, aqueuse ou organique. Une étude de formulation d électrodes composites à base de polymère, d oxydes et de carbone conducteur a montré que la percolation du carbone ainsi que la pression appliquée jouaient un rôle prépondérant dans l exploitation maximale des propriétés intrinsèques des oxydes. Une formulation d électrode en milieu aqueux et une autre en milieu organique ont été étudiées afin d en optimiser les propriétés à fort régime de charge - décharge. Des méthodes de synthèse originale de nanoparticules d oxyde de cobalt au sodium ont été développées. Ces particules présentent de fortes capacités à haut régime grâce à des mécanismes pseudo-capacitifs de stockage des charges. Des nano-rubans de pentoxyde de vanadium hydratés ont été obtenus par voie sol-gel. Deux méthodes de modification ont été testées : l intercalation par simple échange ionique ou l insertion d alcalins (bronzes) par réduction. Les bronzes présentent des capacités deux fois supérieures aux composés intercalés et conservent ces très bonnes propriétés électrochimiques même à fort vitesse de charge - décharge.This thesis focuses on cobalt and vanadium lamellar nanometric oxides used as positive electrode materials for electrochemical capacitors in either sodium or lithium electrolytes. First, a study on composite electrodes formulation was made to fully understand the key parameters necessary to maximize the electrochemical performances. It appears that carbon percolation and applied pressure drastically increase the electrode conductivity. One electrode formulation in aqueous electrolyte and another one in organic electrolyte have been proposed to investigate the kinetics properties at high charge/discharge rates. An original synthesis of nanometric cobalt oxide by direct precipitation in alkaline and oxidizing medium has been done. These particles have been structurally and electrochemically characterized at high charge/discharge rate. The hydrated sodium phase exhibits very nice electrochemical properties at high rate in sodium aqueous electrolyte but this phase is metastable. Nevertheless the dried phases show a pseudo-capacitive behavior in either lithium or sodium aqueous electrolyte. Last, nano-ribbons of vanadium oxide were made thanks to a well known sol-gel synthesis. These particles were modified by substitution with alkaline ions thanks to a simple ionic exchange or through reduction. The vanadium bronzes showed the best electrochemical performances at high charge/discharge rates in either lithium or sodium organic electrolyte.PARIS-BIUSJ-Biologie recherche (751052107) / SudocSudocFranceF