Etude des performances de nouveaux matériaux d'électrolyte solide pour générateurs électrochimiques - GHARNOUT, Zahia (Université de M'sila, 2015)
Ce travail vise l'étude des performances d'un électrolyte solide conducteur protonique à base de PVA. La conductivité électrique de cet électrolyte a été améliorée par l'augmentation de la concentration en porteurs de charges mobiles (H+) sous HR contrôlée. Ceci est effectué par l'association au PVA des acides minéraux tel que PWA et/ou H3PO4. Le complexe de composition optimale PVA-PWA(40 wt.%)-H3PO4(40 wt.%) présente une conductivité protonique très élevée (1,8 10-2 S cm-1 à HR = 100%) ainsi, son application en tant qu'électrolyte permet d'avoir des générateurs électrochimiques de performances remarquables (70 Ah kg-1 et 120 Wh kg-1). Cependant, la quantité importante d'acide associé au PVA engendre une corrosion de l'électrode négative. Afin de surmonter ce problème, un complexe contenant un plastifiant (EG) et une faible quantité d'acide (PVA-EG(45 wt.%)-H3PO4(5 wt.%)) a été étudié. Ce dernier complexe a montré des propriétés mécaniques et électriques (5,2 10-3 S cm-1 à HR = 100%) adéquates à son utilisation dans les générateurs "toutsolide". Ces cellules Zn/MnO2 sont caractérisées par une capacité de 200 Ah kg-1 et une énergie spécifique de 286 Wh kg-1.
This work aims to study the performances of solid state protonic electrolyte PVA-based. The ionic conductivity of this electrolyte has been improved by the increase of the concentration of mobile charge carriers (H+) at controlled RH. This can be realised by the association to the PVA mineral acids such as PWA and/or H3PO4. The complex of optimal composition PVA-PWA(40 wt.%)-H3PO4(40 wt.%) presents a very high protonic conductivity (1.8 10-2 S cm-1 at RH = 100%) so their application as electrolyte allows for all solid state cells with best performances (70 Ah kg-1 et 120 Wh kg-1). However, the important quantity of acid associated to PVA generates a corrosion of the negative electrode. In order to surmount this problem, a complex containing a plasticizer (EG) and a small amount of acid (PVA-EG(45 wt.%)-H3PO4(5 wt.%)), has been studied. The latter complex showed mechanicals and electrical properties (5.2 10-3 S cm-1 to RH = 100%) appropriate to its use in "allsolid" cells. These cells Zn/MnO2 are characterized by a capacity of 200 Ah kg-1 and a specific energy of 286 Wh kg-1.
Keywords: Solid electrolyte, PVA, phosphotungstic acid, plasticizer, protonic conductivity, impedance spectroscopy.