Etude électrogravimétrique du stockage électrochimique dans des électrodes à base de nanofils de silicium

International audienceLes électrodes élaborées avec des architectures nanométriques sont de plus en plus étudiées pour améliorer les performances des batteries et supercondensateurs. En particulier les nanofils de silicium dopés permettent d’obtenir de hautes valeurs de puissance et d’énergie grâce à de larges surfaces développées et une bonne conductivité jusqu’au collecteur de courant [1]. Cependant les mécanismes d’échanges ioniques et les phénomènes de décomposition de l’électrolyte ayant lieu à l’interface des nanofils varient en fonction de l’électrolyte utilisé et restent largement méconnus.Une meilleure compréhension de ces mécanismes peut être obtenue avec la microbalance à quartz électrochimique (EQCM) qui couple l’analyse électrochimique à la mesure des variations de masse de l’électrode, ce qui permet de distinguer les espèces mises en jeu et la cinétique des échanges ioniques [2]. Pour réaliser cette étude, la croissance de nanofils de silicium a été mise au point sur un substrat piézoélectrique en GaPO4 compatible avec la température de croissance par CVD à 600°C (Fig. 1.a).Des mesures électrogravimétriques effectuées dans divers milieux organiques et des mélanges de liquides ioniques ont permis de distinguer différents mécanismes de stockage électrochimique et leurs cinétiques associées (Fig. 1.b). Références[1] Aradilla, D.; Gentile, P.; Bidan, G.; Ruiz, V.; Gómez-Romero, P.; Schubert, T. J.; Sahin, H.; Frackowiak, E.; Sadki, S. Nano Energy 2014, 9, 273–281.[2] Escobar-Teran, F.; Arnau, A.; Garcia, J.; Jiménez, Y.; Perrot, H.; Sel, O. Electrochemistry Communications 2016, 70, 73–77