Greffage de molécules électroactives sur carbone pour les électrodes de supercondensateur hybride

Aujourd'hui, la planète entière est consciente de la nécessité de développer de nouvelles sources d'énergie durables et respectueuses de l'environnement. Ces sources pour la plupart intermittentes (solaire, éolien) doivent être associées à des systèmes de stockage. Parmi les dispositifs de stockage électrochimique de l'énergie, on distingue principalement les batteries et les supercondensateurs. Les batteries stockent l'énergie de façon faradique et présentent donc des énergies spécifiques élevées. Le stockage des charges dans les supercondensateurs est basé sur des processus capacitifs qui assurent de fortes puissances spécifiques et des durées de vie quasi-infinie. Les systèmes hybrides combinent une électrode de batterie avec une électrode de supercondensateur. L'électrode faradique augmente la capacité stockée pendant que l'électrode capacitive maintient des cinétiques de réaction rapides. Dans cette thèse nous avons développé des stratégies pour augmenter la densité d'énergie stockée de ces systèmes. L'approche retenue a été le greffage covalent de molécules électroactives à la surface d'un carbone poreux pour ajouter une contribution faradique à la capacité totale de l'électrode de supercondensateur. La chimie des sels de diazonium a été utilisée pour la modification des poudres de carbone. Un intérêt particulier a été porté sur le choix de la molécule. La formation d'une liaison forte entre la molécule et le substrat a été démontrée par différentes techniques de caractérisation. Finalement, l'assemblage et le cyclage de dispositifs complets ont prouvés que le greffage permet une augmentation de la densité d'énergie sans impacter sur la densité de puissance