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WO2018185419A1 - Procédé de fabrication de condensateurs électrochimiques - Google Patents

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WO2018185419A1
WO2018185419A1 PCT/FR2018/050820 FR2018050820W WO2018185419A1 WO 2018185419 A1 WO2018185419 A1 WO 2018185419A1 FR 2018050820 W FR2018050820 W FR 2018050820W WO 2018185419 A1 WO2018185419 A1 WO 2018185419A1
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electrodes
electropolymerization
butyl
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Jesus Salvador Jaime Ferrer
Thomas Goislard De Monsabert
Original Assignee
Nawatechnologies
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    • Y02E60/13—Energy storage using capacitors

Definitions

  • the invention relates to the field of electrical capacitors, and more particularly that of electrochemical capacitors with double layers. State of the art
  • (Super) double layer electrochemical capacitors have been known for a long time. They are based on a capacitive mechanism: the charges adsorb on an electrode by creating a double electrochemical layer. More specifically, they comprise a negative electrode and a positive electrode, separated by a separator and immersed in an electrolyte. If the electrodes and the separator are all flexible sheets, they can be wound; other geometric shapes exist. The presence of a liquid electrolyte requires a sealed container.
  • a basic presentation of ultracapacitors is given, for example, in Maxwell Technologies® Product Guide BOOSTCAP® Ultracapacitors, published by Maxwell in 2009.
  • WO 03/038846 (Maxwell Technologies) describes a double-layer electrochemical capacitor comprising electrodes manufactured from carbon powder, namely a first layer of conductive carbon powder, in contact with the metal collector, and a second layer of activated carbon in contact with the liquid electrolyte contained in a porous separator. These powders generally contain organic binders.
  • WO 2007/062126 and US 2009/0290288 describe electrodes comprising a mixture of conductive carbon, activated carbon and organic binder.
  • Nanostructured carbon-based materials are being considered, and a detailed discussion is given in the article "Review of nanostructured carbon mateiral for electrochemical capacitor applications: advantages and limitations of activated carbon, carbide-derived carbon, zeolite-templated carbon” , carbon aerogels, carbon nanotubes, carbon monoxide, and graphene by W. Gu and G. Yushin, WIRE Energy Circa 2013, doi: 10.1002 / wene.102.
  • VACNTs vertically aligned carbon nanotubes
  • the preparation of which is described for example in WO 2015/071408 (Commission for Atomic Energy and Alternative Energys) represent a favorable substrate for such coatings; this is described in document EP 2 591 151 (Commission for Atomic Energy and Alternative Energys) and in the thesis "Polythiophene nanocomposites / aligned carbon nanotubes: Elaboration, characterizations and applications to supercapacitors in ionic liquid medium” by Sébastien Lade (University of Cergy-Pontoise, 2010) and the publication "Poly (3-methylthiophene) / Vertically Aligned Multi-walled Carbon Nanotubes: Electrochemical Synthesis, Characterizations and Electrochemical Storage Properties in Lonic Liquids" by S.
  • the problem solved by the present invention is to simplify the process for manufacturing supercapacitors comprising a conductive polymer deposited on a substrate, in particular on a substrate made of carbon-based material, in order to reduce the direct and indirect costs of this process.
  • Figure 1 shows a block diagram of the invention.
  • Figures 2 to 14 illustrate an exemplary embodiment of the invention which is described in detail below.
  • FIG. 3 illustrates the steps of the method using the components of the experimental device shown in FIG. 2.
  • FIGS. 4 to 6 relate to an electrochemical cycling test with a progressive rise in voltage: FIG. 4 shows the capacitance as a function of the applied voltage, FIG. 5 shows the evolution of the capacitance of the last ten cycles between 0 V and 2.5 V, Figure 6 shows a voltammogram of the cell with 10% 3MT monomer in EMITFSI electrolyte diluted in acetonitrile. The scanning speed was 5 mV / s.
  • Figures 7 and 8 relate to an electrochemical cycling test with a direct rise to 2.5 V:
  • Figure 7 shows a voltammogram of the cell with 10% 3MT monomer in EMITFSI electrolyte diluted in acetonitrile. The scanning speed was 5 mV / s.
  • Figure 8 shows the evolution of the capacitance of the last ten cycles between 0 V and 2.5 V.
  • Figure 9 shows a voltammogram of the cell with 10% 3MT monomer in EMITFSI electrolyte diluted in acetonitrile.
  • the scanning speed was 5 mV / s.
  • Curve A was recorded with a progressive rise, curve B with a direct rise.
  • Figure 10 shows a voltammogram of the cell with 10% 3MT monomer in electrolyte EMITFSI diluted in acetonitrile, after polymerization in situ (curve C) and without polymer (curve D).
  • Figures 1 to 14 allow to appreciate the visual appearance of the inside of the bag after the cycling tests:
  • Figure 1 1 shows the inside of the bag after electropolymerization.
  • Figure 12 shows the separator after electropolymerization: on the left the part of the separator that touched the rear face of the positive electrode, at the center the part of the separator taken between the two electrodes, on the right the part of the separator which touched the rear face of the negative electrode.
  • Figure 13 shows the electrodes after electropolymerization, on the right the negative activated carbon, on the left the positive formed VACNT with polymer deposition by electropolymerization.
  • Figure 14 shows a scanning electron micrograph of the positive after cycling.
  • the problem is solved by performing the electroplating of the polymer from the same liquid electrolyte that will be used in the capacitor during its operation.
  • the electrodeposition of the polymer is carried out in the same envelope or enclosure as that in which the capacitor will be encapsulated for its operation.
  • the electrodeposition of the polymer is carried out using the same electrodes as those which will be used for the charging and discharging cycles of the capacitor during its operation.
  • the electrodeposition of the polymer is carried out in the same liquid electrolyte that will be used in the capacitor during its operation.
  • the electrodeposition of the polymer is carried out in the same envelope or enclosure as that in which the final capacitor will be encapsulated, and using the same electrodes as those which will be used for the charging and charging cycles. discharge of the capacitor during its operation.
  • the electroplating of the polymer is carried out after encapsulation of the capacitor.
  • Electropolymerization is performed by applying a current or voltage to said electrodes.
  • the electrodeposition is carried out by means of cycling in voltage and current, and / or in pulsed mode, and / or in galvanostatic mode.
  • a first object of the invention is a method of manufacturing an electrochemical capacitor comprising in a sealed envelope: two electrodes, namely a positive electrode and a negative electrode, a separator separating said positive electrode and said negative electrode, and a liquid electrolyte, in which process a polymer is deposited by electropolymerization on at least one of said electrodes, said electropolymerization being carried out after the introduction of said positive electrode, said negative electrode; and said separator in said envelope.
  • Said sealed envelope may be a flexible or rigid envelope, and is advantageously selected from the group formed by: plastic bags, rigid shells made of polymer, shells made of sheet metal internally coated with an electrically insulating film, ceramic shells , glass hulls.
  • the term "shell” here includes housings and all types of sealed containers.
  • Said liquid electrolyte comprises at least one monomer capable of forming a polymer film by electropolymerization.
  • hermetic sealing of said sealed envelope is carried out before proceeding with the electropolymerization.
  • said positive and / or negative electrodes comprise nanoobjects, preferably selected from the group formed by: nanopowders, elongated nanoobjects, nanofibers, nanotubes, carbon nanotubes (possibly doped with heteroatoms), vertically aligned carbon nanotube mats, graphene, graphene derivatives.
  • the said positive and negative electrodes may comprise a porous material with a high specific surface area, such as activated carbon. More particularly, said positive and negative electrodes may comprise carbon nanotubes or nanofibers, preferably vertically aligned.
  • the polymer film is an electrically conductive polymer. A list of polymers which are particularly suitable for carrying out the invention is given in the description below. Similarly, a list of monomers which are particularly suitable for carrying out the invention is given in the description below.
  • said electrolyte comprises at least one ionic liquid.
  • ionic liquids which are particularly suitable for carrying out the invention is given in the description below.
  • said electrolyte also comprises a solvent.
  • solvents that are particularly suitable for carrying out the invention is given in the description below.
  • said separator is a polypropylene sheet. At least the positive electrode or the negative electrode can be wrapped in said separator sheet.
  • Another subject of the invention is an electrochemical capacitor capable of being obtained by the process according to the invention.
  • polymer embraces copolymers.
  • envelope encompasses enclosures.
  • the method according to the invention comprises the following steps:
  • a positive electrode, a negative electrode, a separator separating the two electrodes, and a liquid electrolyte are supplied.
  • the latter comprises at least one monomer capable of forming, by electropolymerization, a polymer film on one of the two electrodes, as well as an envelope.
  • Said liquid electrolyte comprises an ionic liquid, in which said at least one monomer and / or oligomer is dissolved; the liquid electrolyte may comprise a suitable solvent.
  • the positive electrode may be a VACNT mat
  • the negative electrode may be activated carbon
  • the separator may be a polypropylene membrane
  • the liquid electrolyte may comprise an ionic liquid (such as 1-ethyl-3-methylimidazolium-bis (trifluoromethanesulfonyl) imide (abbreviated EMITFSI) or N-butyl-N-methylpyrrolidinium bis (trifluoromethanesulfonyl) imide (abbreviated PYRTFSI)), the monomer (such as 3-methylthiophene (abbreviated 3MT)), and as the solvent acetonitrile.
  • EMITFSI 1-ethyl-3-methylimidazolium-bis (trifluoromethanesulfonyl) imide
  • PYRTFSI N-butyl-N-methylpyrrolidinium bis (trifluoromethanesulfonyl) imide
  • 3MT 3-methylthiophen
  • a second step the electrodes and the separator are positioned in said envelope, the collectors which make the connection between each electrode and its terminal situated outside said envelope are placed in place, said liquid electrolyte is poured into said envelope.
  • a third step is deposited by electropolymerization a polymer film on at least one of the electrodes, for example on the positive electrode. This will be done by applying a sufficient voltage across the device.
  • the electropolymerization can be done in any appropriate manner, especially in galvanostatic mode, pulsed mode or cyclic mode.
  • the device is able to function as an electrochemical capacitor.
  • the envelope must be sealed.
  • said envelope is sealed after the second step and before the third step to obtain a device. It is also possible to seal the envelope after the third step; this possibly makes it possible to modify the composition of the liquid electrolyte, or even to replace it.
  • the method according to the invention can be used for many capacitor systems, defined by the nature of the materials forming the substrates of each of the electrodes, by the nature of the polymer deposited on one and / or the other of these electrodes, and by the ionic liquid.
  • said electrodepositable electrically deposited polymer consists of one or more polymers or copolymers selected from the group consisting of polyfluorenes, polypyrenes, polyazulenes, polynaphthalenes, polypyrroles, polycarbazoles and polyindoles.
  • the substrate advantageously comprises nanoobjects, which can be selected from the group formed by: nanopowders, elongate nanoobjects, nanofibers, nanotubes, carbon nanotubes (possibly doped with heteroatoms), carbon nanotubes vertically aligned, or on a substrate comprising a porous material with a high specific surface area, such as activated carbon.
  • nanoobjects can be selected from the group formed by: nanopowders, elongate nanoobjects, nanofibers, nanotubes, carbon nanotubes (possibly doped with heteroatoms), carbon nanotubes vertically aligned, or on a substrate comprising a porous material with a high specific surface area, such as activated carbon.
  • said at least one monomer is selected from the monomer (s) bearing a double bond and / or an aromatic ring and optionally one or more heteroatoms such as an oxygen atom, a nitrogen atom, a sulfur atom or a fluorine atom, and is preferably selected from the group consisting of: pyrrole and its derivatives, and preferably 3-methylpyrrole, 3-ethylpyrrole, 3-butylpyrrole, 3-bromo pyrrole, 3-methoxypyrrole, 3,4-dichloro pyrrole and 3-methylpyrrole; 4-dipropoxypyrrole;
  • thiophene and its derivatives and preferably 3-thiophene acetic acid, 3,4-ethylene dioxythiophene, 3-methyl thiophene, 3-ethyl thiophene, 3-butyl thiophene, 3-bromo thiophene, 3-methoxy thiophene, 3,4-dichloro thiophene and 3,4-dipropoxy thiophene.
  • said at least one ionic liquid advantageously comprises a cation selected from the group consisting of: 1-ethyl-3-methyl imidazolium, 1-methyl-3-propyl imidazolium, 1-methyl-3-isopropyl imidazolium, 1 butyl-3-methyl imidazolium, 1-ethyl-2,3-dimethyl imidazolium, 1-ethyl-3,4-dimethyl imidazolium, N-propyl pyridinium, N-butyl pyridinium, N-tert-butyl pyridinium, N -tert-butanol-pentyl pyridinium, N-methyl-N-propylpyrrolidinium, N-butyl-N-methylpyrrolidinium, N-methyl-N-pentylpyrrolidinium, N-propoxyethyl-N-methylpyrrolidinium, N-methyl-N-propylpiperidinium
  • said at least one ionic liquid advantageously comprises an anion selected from the group consisting of: fluoride (F “ ), chloride (CI “ ), bromide (Br “ ), iodide (), perchlorate (ClO 4 " ) nitrate (N0 3 “ ), tetrafluoroborate (BF 4 " ), hexafluorophosphate (PF 6 " ), N (CN) 2 “ ; RS0 3 “ , RCOO " (where R is an alkyl or phenyl group, possibly substituted); (CF 3) 2 PF 4 -, (CF 3) 3 PF 3, (CF 3) 4 PF 2 -, (CF 3) 5 PF, (CF 3) 6 P ", (CF 2 S0 3") 2, (CF 2 CF 2 SO 3 -) 2 , (CF 3 S0 2 -) 2 N-, CF 3 CF 2 (CF 3 ) 2 CO-, (CF 3 S0 2 -) 2 CH
  • said at least one ionic liquid comprises at least one cation selected from the group consisting of pyridine, pyridazine, pyrimidine, pyrazine, imidazole, pyrazole, thiazole, oxazole, triazole, ammonium, pyrrolidine and pyrroline derivatives.
  • said at least one solvent is selected from the group consisting of acetic acid, methanol, ethanol, liquid glycols (especially ethylene glycol and propylene glycol), halogenated alkanes (especially dichloromethane), dimethylformamide (abbreviated DMF), ketones (especially acetone and 2-butanone), acetonitrile, tetrahydrofuran (abbreviated THF), N-methylpyrrolidone (abbreviated NMP), dimethyl sulfoxide (abbreviated as DMSO), propylene carbonate.
  • acetic acid especially ethylene glycol and propylene glycol
  • halogenated alkanes especially dichloromethane
  • DMF dimethylformamide
  • ketones especially acetone and 2-butanone
  • THF tetrahydrofuran
  • NMP N-methylpyrrolidone
  • DMSO dimethyl sulfoxide
  • FIG. 1 One embodiment of the invention is shown schematically in FIG.
  • the sealed envelope which may be for example a flexible bag or a solid shell
  • an assembly of the positive and negative electrodes separated by a separator is placed.
  • the positive electrode is represented by broken lines in order to distinguish it from the negative electrode represented by a solid line: the choice of a broken line does not mean an electrical discontinuity of the electrode.
  • the liquid electrolyte comprises EMITFSI ionic liquid, acetonitrile solvent and 3MT monomer.
  • the sealed envelope is hermetically encapsulated, electroplating is carried out (for example, 1-V cycling) and a ready-to-use capacitor product is obtained.
  • the process according to the invention has many advantages. It simplifies the assembly of the capacitor: the assembly of the device (including the establishment and the connection of the electrical contacts) is made before the deposition of the polymer, the polymer deposit can take place in the sealed device. Thus, the number of steps is reduced, and in particular the manipulation of the electrodes after the electrodeposition of the polymer is avoided.
  • the method according to the invention also avoids the loss of electrolyte: the electrolyte in which the electroplating process of the polymer takes place can be used directly for the operation of the electrochemical capacitor, it is in fact the same liquid (except that it becomes depleted in monomer during electroplating). No drying of the electrodes is necessary before the assembly of the device, since the electrodes are only wet once put in place in their envelope.
  • the invention has been implemented with an experimental device. To do this, the following components were supplied: a plastic bag as an envelope, two metal strips as collectors, two metal strips as a solder ring, a ternary liquid mixture (comprising a monomer (3MT, at a rate of 10% by volume).
  • the positive electrode has been positioned on the separator, the separator, the negative electrode was placed on the separator, the electrodes were wrapped with the separator, the collectors were welded to the metal strips of the electrodes (the solder rings made it possible to improve the welding between the collector and the electrode and also to stiffen the collector), the collectors were sealed to the bag, the bag was filled with the liquid mixture described above, and the bag was sealed; only the collectors protruded outside the pocket.
  • Two identical bags were prepared in this way.
  • a third bag was prepared in the same manner as the two previous ones, but without monomer in the liquid mixture.
  • FIG. 6 shows the capacitance as a function of the applied voltage
  • Figure 5 shows the evolution of the capacitance of the last ten cycles between 0 V and 2.5 V.
  • FIG. 7 shows the voltammogram. A very strong current is noted at a voltage close to 2.3 V; this peak of tension decreases with the number of cycles.
  • Figure 8 changes the capacitance of the last ten cycles between 0 V and 2.5 V.
  • FIG. 9 compares the two systems after in situ polymerization: curve A represents the electropolymerized sample with a progressive rise in voltage (pocket 1), curve B represents the sample electropolymerized with a direct rise (pocket 2).
  • the capacitances obtained with these two variants are fairly close, but it is observed that the peak of electroactivity is for the conditions of gradual rise to about 0.95 V, while it is at about 1, 1 V in direct rise .
  • FIG. 10 compares the curve B of FIG. 9 with the curve obtained in a control bag, prepared identically to that of the bag 2, but without monomer in the liquid mixture (curve C): it can be seen that without monomer l Electropolymerization does not take place, and the device is not able to function as a capacitor.
  • FIG. 1 1 to 14 allow to appreciate the visual appearance of the inside of the pocket after the cycling tests.
  • Figure 11 shows the inside of the pocket; no degradation is observed.
  • FIG. 12 assembles the separator sheet after electropolymerization: on the left, the part of the separator which has been in contact with the rear face of the positive electrode, in the center the part of the separator taken between the two electrodes, on the right the part of the separator which has been in contact with the back side of the negative electrode.
  • Figure 13 shows the electrodes after electropolymerization, on the right the activated carbon negative electrode, on the left the VACNT positive electrode with polymerization by electropolymerization.
  • Figure 14 shows a scanning electron micrograph of the positive electrode after cycling. The electrolyte after the test, the color disappears which confirms the consumption of the monomer. The absence of coloration after polymerization demonstrates the absence of oligomers.
  • Capacitors have also been made with other solvents (eg propylene carbonate), other monomers and other ionic liquids.

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Abstract

<b>Procédé</b> de fabrication de condensateurs électrochimiques Procédé de fabrication d'un condensateur électrochimique comprenant dans une enveloppe étanche : deux électrodes, à savoir une électrode positive et une électrode négative, un séparateur séparant les deux électrodes, et un électrolyte liquide, Le procédé comprend le dépot d'un polymère conducteur par électropolymérisation sur au moins une desdites électrodes. L'électropolymérisation étant effectuée après la mise en place des deux électrodes et du séparateur dans ladite enveloppe. par ailleurs, les électrodes posites ou négatives comprennent des nanoobjets selectionnés parmis les nanopoudres, les nanoobjets allongés, les nanofibres, les nanotubes les nanotubes en carbone, les tapis de nanotubes en carbone verticalement alignés, le graphène et les dérivés de graphène.

Description

Procédé de fabrication de condensateurs électrochimiques Domaine technique de l'invention
L'invention concerne le domaine des condensateurs électriques, et plus particulièrement celui des condensateurs électrochimiques à double couche. Etat de la technique
Les (super)condensateurs électrochimiques à double couche sont connus depuis longtemps. Ils sont basés sur un mécanisme capacitif : les charges adsorbent sur une électrode en créant une double couche électrochimique. Plus précisément, ils comprennent une électrode négative et une électrode positive, séparées par un séparateur et baignant dans un électrolyte. Si les électrodes et le séparateur sont tous des feuilles souples, elles peuvent être enroulées ; d'autres formes géométriques existent. La présence d'un électrolyte liquide nécessite un récipient étanche. Une présentation de base des ultracapaciteurs est donnée par exemple dans la brochure « Product Guide Maxwell Technologies® BOOSTCAP® Ultracapacitors » publiée par la société Maxwell en 2009.
Ces condensateurs utilisent souvent des électrodes en carbone, sous des formes différentes. On cherche à diminuer la résistance série de ces dispositifs, qui conduit à chaque charge et à chaque décharge à la transformation d'énergie électrique en chaleur ; chaque interface solide / solide et solide / liquide contribue à la résistance série. De nombreux travaux ont été menés pour optimiser la nature des matériaux carbonés formant les électrodes. Ces électrodes doivent présenter une grande surface de contact et une bonne conductivité électrique intrinsèque. A titre d'exemple, WO 03/038846 (Maxwell Technologies) décrit un condensateur électrochimique à double couche comprenant des électrodes fabriquées à partir de poudre de carbone, à savoir une première couche de poudre de carbone conducteur, en contact avec le collecteur métallique, et une seconde couche de charbon actif, en contact avec l'électrolyte liquide contenu dans un séparateur poreux. Ces poudres contiennent en règle générale des liants organiques. WO 2007/062126 et US 2009/0290288 (Maxwell Technologies) décrivent des électrodes comprenant un mélange de carbone conducteur, charbon actif et liant organique. On envisage d'utiliser des matériaux à base de carbone nanostructurés, et une discussion détaillée est donnée dans l'article « Review of nanostructured carbon mateiral for electrochemcial capacitor applications : advantages and limitations of activated carbon, carbide-derived carbon, zeolite-templated carbon, carbon aerogels, carbon nanotubes, oinon-li e carbon, and graphene » par W. Gu and G. Yushin, WIRE Energy Environ 2013, doi : 10.1002/wene.102.
Un autre concept de supercondensateurs fait intervenir des effets dits pseudocapacitifs, liés notamment à des réactions redox, à l'intercalation et à l'électrosorption. Ainsi, des super-condensateurs utilisant des électrodes en polymères présentant une conductivité électronique et capables de montrer un comportement rédox ont été décrits dans la littérature. Il a été imaginé d'utiliser ces polymères sous la forme d'un revêtement sur un substrat de carbone conducteur à haute surface spécifique. Cela est décrit par exemple dans la publication « Carbon Redox-Polymer-Gel Hybrid Supercapacitors » par A. Vlad et al., parue dans Sci. Rep. 6, 22194; doi: 10.1038/srep22194 (2016). Une approche similaire a été mise en œuvre sur des films de nanotubes en carbone, voir la publication « 3-V Solid State Flexible Supercapacitors with lonic-Liquid-Based Polymer Gel Electyrolyte for AC Line Filtering » par Y.J.Kang et al., Appl. Materials & Intefaces, accessible sur http://pubs.acs.org/doi/abs/10.1021/acsami. 6b02690. En particulier, les nanotubes de carbone verticalement alignés (VACNT - « Vertically Aligned Carbon NanoTubes), dont la préparation est décrite par exemple dans WO 2015/071408 (Commissariat à l'Energie Atomique et aux Energies Alternatives), représentent un substrat propice pour de tels revêtements ; cela est décrit dans le document EP 2 591 151 (Commissariat à l'Energie Atomique et aux Energies Alternatives) et dans la thèse « Nanocomposites polythiophènes /nanotubes de carbone alignés : Elaboration, caractérisations et applications aux supercondensateurs en milieu liquide ionique » de Sébastien Lagoutte (Université de Cergy-Pontoise, 2010) ainsi que la publication « Poly(3-methylthiophene)/Vertically Aligned Multi-walled Carbon Nanotubes : Electrochemical Synthesis, Characterizations and Electrochemical Storage Properties in lonic Liquids » par S. Lagoutte et al., parue dans Electrochimica Acta 130 (2014), p. 754- 765. Selon cette publication, certains polymères à propriétés redox peuvent être déposés par électropolymérisation dans un liquide ionique. Ensuite, ces VACNT avec leur dépôt de polymère doivent être transformés et assemblés pour former un condensateur, c'est-à- dire on doit les poser dans un boîtier, ajouter le séparateur, procéder au soudage des connexions électriques, encapsuler l'ensemble, et ajouter l'électrolyte à travers une ouverture de remplissage, et fermer hermétiquement ladite ouverture.
Il s'agit donc d'un procédé complexe faisant intervenir de multiples étapes, dont certaines sont des étapes impliquant une phase liquide très coûteuse (à savoir les liquides ioniques), et d'autres sont des étapes d'assemblage mécanique. Le problème que cherche à résoudre la présente invention est de simplifier le procédé de fabrication des supercondensateurs comportant un polymère conducteur déposé sur un substrat, notamment sur un substrat en matériau à base de carbone, afin de réduire les coûts directs et indirects de ce procédé. Figures
La figure 1 montre un schéma de principe de l'invention. Les figures 2 à 14 illustrent un exemple d'exécution de l'invention qui est décrit en grand détail ci-dessous.
La figure 2 montre les composants du dispositif expérimental utilisé pour démontré la faisabilité de l'invention. La figure 3 illustre les étapes du procédé utilisant les composants du dispositif expérimental montrés sur la figure 2.
Les figures 4 à 6 se rapportent à un essai de cyclage électrochimique avec une montée progressive en tension : La figure 4 montre la capacitance en fonction de la tension appliquée, la figure 5 montre l'évolution de la capacitance des dix derniers cycles entre 0 V et 2,5 V, la figure 6 montre un voltampérogramme de la cellule avec 10% de monomère 3MT dans un électrolyte EMITFSI dilué dans l'acétonitrile. La vitesse de balayage était de 5 mV/s.
Les figures 7 et 8 se rapportent à un essai de cyclage électrochimique avec une montée directe à 2,5 V : La figure 7 montre un voltampérogramme de la cellule avec 10% de monomère 3MT dans un électrolyte EMITFSI dilué dans l'acétonitrile. La vitesse de balayage était de 5 mV/s. La figure 8 montre l'évolution de la capacitance des dix derniers cycles entre 0 V et 2,5 V.
La figure 9 montre un voltampérogramme de la cellule avec 10% de monomère 3MT dans un électrolyte EMITFSI dilué dans l'acétonitrile. La vitesse de balayage était de 5 mV/s. La courbe A a été enregistrée avec une monte progressive, la courbe B avec une montée directe.
La figure 10 montre un voltampérogramme de la cellule avec 10% de monomère 3MT dans un électrolyte EMITFSI dilué dans l'acétonitrile, après polymérisation in situ (courbe C) et sans polymère (courbe D). Les figures 1 1 à 14 permettent d'apprécier l'aspect visuel de l'intérieur de la poche après les essais de cyclage : La Figure 1 1 montre l'intérieur de la poche après électropolymérisation. La Figure 12 montre le séparateur après électropolymérisation : à gauche la partie du séparateur qui a touché la face arrière de l'électrode positive, au centre la partie du séparateur pris entre les deux électrodes, à droite la partie du séparateur qui a touché la face arrière de l'électrode négative. La Figure 13 montre les électrodes après électropolymérisation, à droite la négative en carbone activé, à gauche la positive formée de VACNT avec dépôt de polymère par électropolymérisation. La figure 14 montre une micrographie électronique à balayage de la positive après cyclage.
Objets de l'invention
Selon un aspect de l'invention, le problème est résolu en effectuant l'électrodéposition du polymère à partir du même électrolyte liquide que celui qui sera utilisé dans le condensateur lors de son fonctionnement.
Selon un autre aspect l'électrodéposition du polymère est effectuée dans la même enveloppe ou enceinte que celle dans laquelle le condensateur sera encapsulé en vue de son fonctionnement.
Selon un autre aspect de l'invention l'électrodéposition du polymère est effectuée en utilisant les mêmes électrodes que celles qui seront utilisées pour les cycles de charge et décharge du condensateur lors de son fonctionnement.
Selon un autre aspect de l'invention, l'électrodéposition du polymère est effectuée dans le même électrolyte liquide que celui qui sera utilisé dans le condensateur lors de son fonctionnement. Selon un autre aspect de l'invention, l'électrodéposition du polymère est effectuée dans la même enveloppe ou enceinte que celle dans laquelle le condensateur final sera encapsulé, et en utilisant les mêmes électrodes que celles qui seront utilisées pour les cycles de charge et de décharge du condensateur lors de son fonctionnement.
Selon un mode de réalisation avantageux, l'électrodéposition du polymère est effectuée après l'encapsulation du condensateur.
L'électropolymérisation est effectuée en appliquant un courant ou une tension auxdites électrodes. Selon une variante, l'électrodéposition est effectuée par l'intermédiaire d'un cyclage en tension et en courant, et/ou en mode puisé, et/ou en mode galvanostatique.
Un premier objet de l'invention est un procédé fabrication d'un condensateur électrochimique comprenant dans une enveloppe étanche : deux électrodes, à savoir une électrode positive et une électrode négative, un séparateur séparant ladite électrode positive et ladite électrode négative, et un électrolyte liquide, dans lequel procédé on dépose un polymère par électropolymérisation sur au moins une desdites électrodes, ladite électropolymérisation étant effectuée après la mise en place de ladite électrode positive, de ladite électrode négative et dudit séparateur dans ladite enveloppe. Ladite enveloppe étanche peut être une enveloppe souple ou rigide, et est avantageusement sélectionnée dans le groupe formé par : les poches plastiques, les coques rigides en polymère, les coques en tôle revêtue à l'intérieur par un film électriquement isolant, les coques en céramique, les coques en verre. Le terme « coque » comprend ici les boîtiers et tous types de récipients étanches.
Ledit électrolyte liquide comprend au moins un monomère capable de former un film de polymère par électropolymérisation.
Dans un mode de réalisation qui peut être combiné avec tous les modes de réalisation précités, on procède au scellement hermétique de ladite enveloppe étanche avant de procéder à l'électropolymérisation.
Dans un mode de réalisation qui peut être combiné avec tous les modes de réalisation précités, lesdites électrodes positive et/ou négative comprennent des nanoobjets, de préférence sélectionnés dans le groupe formé par : les nanopoudres, les nanoobjets allongés, les nanofibres, les nanotubes, les nanotubes en carbone (possiblement dopés par des hétéroatomes), les tapis de nanotubes en carbone verticalement alignés, le graphène, les dérivés de graphène. Lesdites électrodes positive et négative peuvent comprendre un matériau poreux à haute surface spécifique, tel que le charbon actif. Plus particulièrement, lesdites électrodes positive et négative peuvent comprendre des nanotubes ou nanofibres de carbone, de préférence verticalement alignés. Avantageusement, le film de polymère est un polymère conducteur d'électricité. Une liste de polymères qui conviennent particulièrement pour l'exécution de l'invention est donnée dans la description ci-dessous. De même, une liste de monomères qui conviennent particulièrement pour l'exécution de l'invention est donnée dans la description ci-dessous.
Dans un mode de réalisation qui peut être combiné avec tous les modes de réalisation précités, ledit électrolyte comprend au moins un liquide ionique. Une liste de liquides ioniques qui conviennent particulièrement pour l'exécution de l'invention est donnée dans la description ci-dessous.
Dans un mode de réalisation qui peut être combiné avec tous les modes de réalisation précités, ledit électrolyte comprend également un solvant. Une liste de solvants qui conviennent particulièrement pour l'exécution de l'invention est donnée dans la description ci-dessous.
Dans un mode de réalisation qui peut être combiné avec tous les modes de réalisation précités, ledit séparateur est une feuille en polypropylène. On peut envelopper au moins l'électrode positive ou l'électrode négative dans ladite feuille de séparateur.
Un autre objet de l'invention est un condensateur électrochimique susceptible d'être obtenu par le procédé selon l'invention.
Description Dans la présente description, le terme « polymère » englobe les copolymères. Le terme « enveloppe » englobe les enceintes.
Dans un mode de réalisation, le procédé selon l'invention comprend les étapes suivantes :
Dans une première étape on approvisionne une électrode positive, une électrode négative, un séparateur séparant les deux électrodes, et un électrolyte liquide. Ce dernier comprend au moins un monomère capable de former par électropolymérisation un film de polymère sur l'une des deux électrodes, ainsi qu'une enveloppe.
Ledit électrolyte liquide comprend un liquide ionique, dans lequel est dissout ledit au moins monomère et/ou oligomère ; l'électrolyte liquide peut comprendre un solvant approprié.
A titre d'exemple, l'électrode positive peut être un tapis de VACNT, l'électrode négative peut être du carbone activé, le séparateur peut être une membrane en polypropylène, l'électrolyte liquide peut comprendre un liquide ionique (tel que le(1 -éthyl-3-méthyl- imidazolium-bis(trifluorométhane sulfonyl) imide (abrégé EMITFSI) ou le N-butyl-N- méthyl-pyrrolidinium bis(trifluorométhane-sulfonyl) imide (abrégé PYRTFSI)), le monomère (tel que le 3-méthylthiophène (abrégé 3MT)), et à titre de solvant l'acétonitrile.
Dans une deuxième étape on positionne les électrodes et le séparateur dans ladite enveloppe, on met en place les collecteurs qui font la liaison entre chaque électrode et sa borne située à l'extérieur de ladite enveloppe, on verse ledit électrolyte liquide dans laite enveloppe. Dans une troisième étape on dépose par l'électropolymérisation un film de polymère sur au moins une des électrodes, par exemple sur l'électrode positive. Cela se fera par l'application d'une tension suffisante aux bornes du dispositif. L'électropolymérisation peut se faire de toute manière appropriée, et notamment en mode galvanostatique, en mode puisé ou en mode cyclique.
Ensuite, le dispositif est capable de fonctionner comme un condensateur électrochimique. Pour cela son enveloppe doit être fermée de manière étanche. Dans une variante préférée de l'invention on procède à la fermeture étanche de ladite enveloppe après la deuxième étape et avant la troisième étape, pour obtenir un dispositif. On peut également procéder à la fermeture étanche de l'enveloppe après la troisième étape ; cela permet éventuellement de modifier la composition de l'électrolyte liquide, voire de le remplacer.
Le procédé selon l'invention est utilisable pour de nombreux systèmes de condensateur, définis par la nature des matériaux formant les substrats de chacune des électrodes, par la nature du polymère déposé sur l'une et/ou l'autre de ces électrodes, et par le liquide ionique.
Selon l'invention, ledit polymère conducteur d'électricité déposé par électrodéposition est constitué d'un ou plusieurs polymères ou copolymères sélectionné dans le groupe formé par les polyfluorènes, les polypyrènes, les polyazulènes, les polynaphtalènes, les polypyrroles, les polycarbazoles, les polyindoles, les polyazépines, les polyanilines, les polythiophènes, les poly(p-phénylène sulfide), les polyacétylènes, les poly(p-phénylène vinylène). En tous les cas les monomères doivent être choisis en fonction du polymère souhaité.
Selon l'invention, le substrat comprend avantageusement des nanoobjets, qui peuvent être sélectionnés dans le groupe formé par : les nanopoudres, les nanoobjets allongés, les nanofibres, les nanotubes, les nanotubes en carbone (possiblement dopés par des hétéroatomes), les tapis de nanotubes en carbone verticalement alignés, ou encore sur un substrat comprenant un matériau poreux à haute surface spécifique, tel que le charbon actif. Selon l'invention, ledit au moins un monomère est sélectionné parmi les monomère(s) portant une double liaison et/ou un cycle aromatique et éventuellement un ou plusieurs hétéroatomes tel qu'un atome d'oxygène, un atome d'azote, un atome de soufre ou un atome de fluor, et est de préférence sélectionné dans le groupe formé par : o le pyrrole et ses dérivés, et de préférence le 3-méthyl pyrrole, le 3-éthyl pyrrole, le 3-butyl pyrrole, le 3-bromo pyrrole, le 3-méthoxy pyrrole, le 3,4-dichloro pyrrole et le 3,4-dipropoxypyrrole ;
o le carbazole et ses dérivés ;
o l'aniline et ses dérivés ;
o le thiophène et ses dérivés, et de préférence le 3-acide acétique thiophène, le 3,4- éthylène dioxythiophène, le 3-méthyl thiophène, le 3-éthyl thiophène, le 3-butyl thiophène, le 3-bromo thiophène, le 3-méthoxy thiophène, le 3,4-dichloro thiophène et le 3,4-dipropoxy thiophène.
Selon l'invention, ledit au moins un liquide ionique comprend avantageusement un cation sélectionné dans le groupe formé par : 1 -éthyl-3-méthyl imidazolium, 1 -méthyl-3-propyl imidazolium, 1 -méthyl-3-isopropyl imidazolium, 1 -butyl-3-méthyl imidazolium, 1 -éthyl-2,3- diméthyl imidazolium, 1 -éthyl-3,4-diméthyl imid-azolium, N-propyl pyridinium, N-butyl pyridinium, N-tert-butyl pyridinium, N-tert-butanol-pentyl pyridinium, N-méthyl-N- propylpyrrolidinium, N-butyl-N-méthylpyrrolidinium, N-méthyl-N-pentyl pyrrolidinium, N- propoxyéthyl-N-méthyl pyrrolidinium, N-méthyl-N-propyl piperidinium, N-méthyl-N- isopropyl piperidinium, N-butyl-N-méthyl piperidinium, N-N-isobutylméthyl piperidinium, N- sec-butyl-N-méthyl piperidinium, N-méthoxy-N-éthylméthyl piperidinium, N-éthoxyéthyl-N- méthyl piperidinium ; butyl-N-N,N,N-triméthyl ammonium, N-éthyl-N,N-diméthyl-N-propyl ammonium, N-butyl-N-éthyl-N,N-diméthyl ammonium, (1 -éthyl-3-méthyl-imidazolium- bis(trifluorométhane sulfonyl) imide (abrégé EMITFSI), N-butyl-N-méthyl-pyrrolidinium bis(trifluorométhane-sulfonyl) imide (abrégé PYRTFSI).
Selon l'invention, ledit au moins un liquide ionique comprend avantageusement un anion sélectionné dans le groupe formé par : fluorure (F"), chlorure (CI"), bromure (Br"), iodure ( ), perchlorate (CI04 "), nitrate (N03 "), tétrafluoroborate (BF4 "), hexafluorophosphate (PF6 "), N(CN)2 " ; RS03 " , RCOO" (où R est un groupe alkyl ou phényle, possiblement substitué) ; (CF3)2PF4-, (CF3)3PF3, (CF3)4PF2-, (CF3)5PF, (CF3)6P", (CF2S03 ")2, (CF2CF2S03-)2, (CF3S02-)2N-, CF3CF2(CF3)2CO-, (CF3S02-)2CH-, (SF5)3C (CF3S02S02)3C-, [0(CF3)2C2(CF3)20]2PO, CF3(CF2)7S03 ", bis(trifluoro-méthanesulfonyl) amide (abrégé TFSI), bis(trifluorosulfonyl) amide (abrégé FSI).
Dans un mode de réalisation particulier, ledit au moins un liquide ionique comprend au moins un cation sélectionné dans le groupe formé par les dérivés du pyridine, pyridazine, pyrimidine, pyrazine, imidazole, pyrazole, thiazole, oxazole, triazole, ammonium, pyrrolidine, pyrroline, pyrrole, et piperidine, et au moins un anion sélectionné dans le groupe formé par F", CI" , Br" , I"■ N03" , N(CN)2 " , BF4 " , CI04 "■ PF6 ", RS03 ", RCOO" où R est un groupe alkyl ou phénole, (CF3)2PF4 ", (CF3)3PF3! (CF3)4PF2 ", (CF3)5PF, (CF3)6P", (CF2S03-)2, (CF2CF2S03-)2, (CF3S02-)2N-, CF3CF2(CF3)2CO-, (CF3S02-)2CH-, (SF5)3C, (CF3S02)3C, [0(CF3)2C2(CF3)20]2PO", CF3(CF2)7S03 ", 1 -éthyl-3-méthymimidazole bis(trifluoro-méthyl-sulfonyl)imide (abrégé [EMIM][Tf2N]).
Selon l'invention, ledit au moins solvant est sélectionné dans le groupe formé par l'acide acétique, le méthanol, l'éthanol, les glycols liquides (notamment l'éthylèneglycol et le propylèneglycol), les alcanes halogénés (notamment le dichlorométhane), la diméthylformamide (abrégé DMF), les cétones (notamment l'acétone et la 2-butanone), l'acétonitrile, le tétrahydrofuranne (abrégé THF), la N-méthylpyrrolidone (abrégé NMP), le diméthyl sulfoxyde (abrégé DMSO), le carbonate de propylène.
A titre d'exemple, on peut utiliser le procédé d'électrodéposition galvanostatique de poly(3-méthylthiophène) sur des nanotubes de carbone à partir de monomères de 3- méthyl-thiophène (abrégé 3MT) dissous dans des liquides ioniques de type EMITFSI [= (1 -éthyl-3-méthyl-imidazolium-bis(trifluorométhane sulfonyl) imide] ou PYRTFSI [= N- butyl-N-méthyl-pyrrolidinium bis(trifluorométhane-sulfonyl) imide] qui est décrit dans la publication précité de S. Lagoutte et al.
Un mode de réalisation de l'invention est montré schématiquement sur la figure 1 . On place dans l'enveloppe étanche (qui peut être par exemple une poche flexible ou une coque solide) un assemblage des électrodes positives et négatives, séparé par un séparateur. Sur la figure 1 , l'électrode positive est représentée par des lignes interrompues afin de la distinguer de l'électrode négative représentée par une ligne pleine : le choix d'une ligne interrompue ne signifie nullement une discontinuité électrique de l'électrode. L'électrolyte liquide comprend le liquide ionique EMITFSI, le solvant acétonitrile et le monomère 3MT. On encapsule hermétiquement l'enveloppe étanche, on effectue l'électrodéposition (par exemple cyclage l-V), et on obtient un produit condensateur prêt à l'emploi.
Le procédé selon l'invention présente de nombreux avantages. II simplifie l'assemblage du condensateur : l'assemblage du dispositif (y compris la mise en place et le branchement des contacts électriques) se fait avant le dépôt du polymère, le dépôt de polymère peut se dérouler dans le dispositif scellé. Ainsi on réduit le nombre d'étapes, et en particulier on évite la manipulation des électrodes après l'électrodéposition du polymère. Le procédé selon l'invention évite aussi la perte d'électrolyte : l'électrolyte dans lequel se déroule le procédé d'électrodéposition du polymère pourra être utilisé directement pour le fonctionnement du condensateur électrochimique, c'est en fait le même liquide (sauf qu'il s'appauvrit en monomère au cours de l'électrodéposition). Aucun séchage des électrodes n'est nécessaire avant l'assemblage du dispositif, car les électrodes ne sont mouillées qu'une fois mises en place dans leur enveloppe.
Exemples
On a mis en œuvre l'invention avec un dispositif expérimental. Pour ce faire, on a approvisionné les composants suivants : une poche en matière plastique comme enveloppe, deux bandes métalliques comme collecteurs, deux bandes métalliques comme bague de soudure, un mélange liquide ternaire (comprenant un monomère (3MT, à raison de 10% volumiques), un liquide ionique (EMITFSI) et un solvant (acétonitrile, abrégé ici ACN)) comme électrolyte, une membrane en polypropylène de 25 μηη d'épaisseur (Celgard®2500) comme séparateur, une longueur de ruban adhésif (aussi appelé « scotch »), une électrode négative en carbone activé de 120 μηη d'épaisseur et une électrode positive en nanotubes de carbone verticalement alignés (multi-feuillets, épaisseur du tapis de VACNT environ 10 μηη) déposés sur un substrat en feuille d'aluminium de 20 μηη d'épaisseur, sachant que les électrodes sont pourvues d'un bande de contact métallique. Ces composants sont montrés sur la figure 2. Avec ces composants on a mis en œuvre le procédé selon l'invention, comme cela est illustré sur la figure 3 : On a positionné l'électrode positive sur le séparateur, on a mis en place le séparateur, on a posé l'électrode négative sur le séparateur, on a enveloppé les électrodes avec le séparateur, on a soudé les collecteurs aux bandes métalliques des électrodes (les bagues de soudures permettent améliorer la soudure entre le collecteur et l'électrode et aussi de rigidifier les collecteur), on a procédé au scellement des collecteurs à la poche, on a rempli la poche du mélange liquide décrit ci-dessus, et on a procédé au scellement de la poche ; seuls les collecteurs dépassaient à l'extérieur de la poche. Deux poches identiques ont été préparées de cette manière. Une troisième poche a été préparée de la même manière que les deux précédentes, mais sans monomère dans le mélange liquide.
Deux conditions d'électropolymérisation ont été étudiées avec les poches 1 et 2.
Dans un premier essai on a soumis une de ces poches (poche 1 ) à un essai de cyclage électrochimique avec une montée progressive en tension : De 0 V à 1 V, de 0 V à 1 , 1 V, de 0 V à 1 ,2 V et ainsi de suite jusqu'à 2,5 V ; on a ainsi exécuté dix cycles avec une vitesse de balayage de 5 mV/s. Un voltampérogramme représentant cet essai de cyclage est montré sur la figure 6. La figure 4 montre la capacitance en fonction de la tension appliquée ; la figure 5 montre l'évolution de la capacitance des dix derniers cycles entre 0 V et 2,5 V.
Dans un deuxième essai on a soumis l'autre de ces poches (poche 2) à vingt cycles directs entre 0 et 2,5 V. La figure 7 montre le voltampérogramme. On note un très fort courant à une tension proche aux alentours de 2,3 V ; cette pointe de tension diminue avec le nombre de cycles. La figure 8 l'évolution de la capacitance des dix derniers cycles entre 0 V et 2,5 V.
La figure 9 compare les deux systèmes après polymérisation in situ : la courbe A représente l'échantillon électropolymérisé avec une montée progressive de la tension (poche 1 ), la courbe B représente l'échantillon électropolymérisé avec une montée directe (poche 2). Les capacitances obtenues avec ces deux variantes sont assez proches, mais on observe que le pic d'électroactivité se situe pour les conditions de montée progressive à environ 0,95 V, alors qu'il se situe à environ 1 ,1 V en montée directe. La figure 10 compare la courbe B de la figure 9 avec la courbe obtenue dans une poche de contrôle, préparée de manière identique à celle de la poche 2, mais sans monomère dans le mélange liquide (courbe C) : on voit que sans monomère l'électropolymérisation n'a pas lieu, et le dispositif n'est pas capable de fonctionner comme un condensateur.
Les figures 1 1 à 14 permettent d'apprécier l'aspect visuel de l'intérieur de la poche après les essais de cyclage. La figure 1 1 montre l'intérieur de la poche ; on n'observe aucune dégradation. La figure 12 monte la feuille de séparateur après électropolymérisation : à gauche la partie du séparateur qui a été en contact avec la face arrière de l'électrode positive, au centre la partie du séparateur pris entre les deux électrodes, à droite la partie du séparateur qui été en contact avec la face arrière de l'électrode négative. La Figure 13 montre les électrodes après électropolymérisation, à droite l'électrode négative en carbone activé, à gauche l'électrode positive formée de VACNT avec dépôt de polymère par électropolymérisation. La figure 14 montre une micrographie électronique à balayage de la électrode positive après cyclage. L'électrolyte après l'essai, la coloration disparait ce qui confirme la consommation du monomère. L'absence de coloration après polymérisation démontre l'absence d'oligomères.
Cet exemple montre que le procédé selon l'invention permet l'électropolymérisation directement dans l'enceinte du condensateur, et qu'un tel dispositif fonctionne en tant que condensateur. On a fabriqué ainsi des condensateurs dont la capacitance a atteint 6 600 mFa et une densité d'énergie d'environ 0,9 Wh/kg, ramenée à la masse du dispositif final.
On a également réalisé des condensateurs avec d'autres solvants (par exemple le carbonate de propylène), d'autres monomères et d'autres liquides ioniques.

Claims

Revendications
Procédé de fabrication d'un condensateur électrochimique comprenant dans une enveloppe étanche :
o deux électrodes, à savoir une électrode positive et une électrode négative, o un séparateur séparant ladite électrode positive et ladite électrode négative, et o un électrolyte liquide, dans lequel procédé on dépose un polymère par électropolymérisation sur au moins une desdites électrodes, ladite électropolymérisation étant effectuée après la mise en place des deux électrodes et du séparateur dans ladite enveloppe.
Procédé selon la revendication 1 , dans lequel ledit électrolyte liquide comprend au moins un monomère capable de former un film de polymère par électropolymérisation .
Procédé selon la revendication 1 ou 2, dans lequel ladite électropolymérisation est effectuée en appliquant un courant ou une tension auxdites électrodes.
Procédé selon l'une quelconque des revendications 1 à 3, dans lequel on laisse en place lesdites électrodes après l'électropolymérisation.
Procédé selon l'une quelconque des revendications 1 à 4, dans lequel on laisse en place ledit électrolyte liquide après l'électropolymérisation.
Procédé selon l'une quelconque des revendications 1 à 5, dans lequel on procède au scellement hermétique de ladite enveloppe étanche avant de procéder à l'électropolymérisation.
Procédé selon l'une quelconque des revendications 1 à 6, dans lequel ladite enveloppe étanche est une enveloppe souple ou rigide, sélectionnée de préférence dans le groupe formé par : les poches plastiques, les coques rigides en polymère, les coques en tôle revêtue à l'intérieur par un film électriquement isolant, les coques en céramique, les coques en verre.
8. Procédé selon l'une quelconque des revendications 1 à 7, dans lequel ladite électropolymérisation comprend un cyclage en courant et en tension, et/ou est effectué en mode puisé, et/ou est effectué en mode galvanostatique.
9. Procédé selon l'une quelconque des revendications 1 à 8, dans lequel lesdites électrodes positive et/ou négative comprennent comprend des nanoobjets, de préférence sélectionnés dans le groupe formé par : les nanopoudres, les nanoobjets allongés, les nanofibres, les nanotubes, les nanotubes en carbone (possiblement dopés par des hétéroatomes), les tapis de nanotubes en carbone verticalement alignés, le graphène, les dérivés de graphène.
10. Procédé selon l'une quelconque des revendications 1 à 9, dans lequel lesdites électrodes positive et négative comprennent un matériau poreux à haute surface spécifique, tel que le charbon actif.
1 1 . Procédé selon l'une quelconque des revendications 1 à 10, dans lequel lesdites électrodes positive et négative comprennent des nanotubes ou nanofibres de carbone, de préférence verticalement alignés.
12. Procédé selon l'une quelconque des revendications 1 à 1 1 , dans lequel ledit film de polymère est un polymère conducteur d'électricité.
13. Procédé selon l'une quelconque des revendications 1 à 12, dans lequel ledit film de polymère est constitué d'un ou plusieurs polymères ou copolymères sélectionné dans le groupe formé par les polyfluorènes, les polypyrènes, les polyazulènes, les polynaphtalènes, les polypyrroles, les polycarbazoles, les polyindoles, les polyazépines, les polyanilines, les polythiophènes, les poly(p-phénylène sulfide), les polyacétylènes, les poly(p-phénylène vinylène).
14. Procédé selon l'une quelconque des revendications 1 à 13, dans lequel ledit au moins un monomère est sélectionné parmi les monomère(s) portant une double liaison et/ou un cycle aromatique et éventuellement un hétéroatome tel qu'un atome d'oxygène, un atome d'azote, un atome de soufre ou un atome de fluor, et est de préférence sélectionné dans le groupe formé par :
o le pyrrole et ses dérivés, et de préférence le 3-méthyl pyrrole, le 3-éthyl pyrrole, le 3-butyl pyrrole, le 3-bromo pyrrole, le 3-méthoxy pyrrole, le 3,4-dichloro pyrrole et le 3,4-dipropoxypyrrole ;
o le carbazole et ses dérivés ;
o l'aniline et ses dérivés ;
o le thiophène et ses dérivés, et de préférence le 3-acide acétique thiophène, le 3,4- éthylène dioxythiophène, le 3-méthyl thiophène, le 3-éthyl thiophène, le 3-butyl thiophène, le 3-bromo thiophène, le 3-méthoxy thiophène, le 3,4-dichloro thiophène et le 3,4-dipropoxy thiophène.
15. Procédé selon l'une quelconque des revendications 1 à 14, dans lequel ledit au électrolyte comprend au moins un liquide ionique.
16. Procédé selon l'une quelconque des revendications 1 à 15, dans lequel ledit au moins un liquide ionique comprend au moins un cation sélectionné dans le groupe formé par : 1 -éthyl-3-méthyl imidazolium, 1 -méthyl-3-propyl imidazolium, 1 -méthyl-3- isopropyl imidazolium, 1 -butyl-3-méthyl imidazolium, 1 -éthyl-2,3-diméthyl imidazolium, 1 -éthyl-3,4-diméthyl imid-azolium, N-propyl pyridinium, N-butyl pyridinium, N-tert-butyl pyridinium, N-tert-butanol-pentyl pyridinium, N-méthyl-N- propylpyrrolidinium, N-butyl-N-méthylpyrrolidinium, N-méthyl-N-pentyl pyrrolidinium, N-propoxyéthyl-N-méthyl pyrrolidinium, N-méthyl-N-propyl piperidinium, N-méthyl-N- isopropyl piperidinium, N-butyl-N-méthyl piperidinium, N-N-isobutylméthyl piperidinium, N-sec-butyl-N-méthyl piperidinium, N-méthoxy-N-éthylméthyl piperidinium, N-éthoxyéthyl-N-méthyl piperidinium ; butyl-N-N,N,N-triméthyl ammonium, N-éthyl-N,N-diméthyl-N-propyl ammonium, N-butyl-N-éthyl-N,N-diméthyl ammonium, (1 -éthyl-3-méthyl-imidazolium-bis(trifluorométhane sulfonyl) imide, N- butyl-N-méthyl-pyrrolidinium bis(trifluorométhane-sulfonyl) imide.
17. Procédé selon l'une quelconque des revendications 1 à 16, dans lequel ledit au moins un liquide ionique comprend au moins un anion sélectionné dans le groupe formé par : fluorure (F"), chlorure (CI"), bromure (Br"), iodure ( ), perchlorate (CI04 "), nitrate (N03 "), tétraflu oroborate (BF4 "), hexafluorophosphate (PF6 "), N(CN)2 " ; RS03 " ,
RCOO" (où R est un groupe alkyl ou phényle, possiblement substitué) ; (CF3)2PF4 ", (CF3)3PF3, (CF3)4PF2-, (CF3)5PF, (CF3)6P", (CF2S03 ")2, (CF2CF2S03-)2, (CF3S02-)2N-, CF3CF2(CF3)2CO-, (CF3S02-)2CH-, (SF5)3C-, (CF3S02S02)3C-, [0(CF3)2C2(CF3)20]2PO, CF3(CF2)7S03 ", bis(trifluoro-méthanesulfonyl) amide, bis(trifluorosulfonyl) amide.
18. Procédé selon l'une quelconque des revendications 1 à 17, dans lequel ledit au moins un liquide ionique comprend au moins un cation sélectionné dans le groupe formé par les dérivés du pyridine, pyridazine, pyrimidine, pyrazine, imidazole, pyrazole, thiazole, oxazole, triazole, ammonium, pyrrolidine, pyrroline, pyrrole, et piperidine, et
au moins un anion sélectionné dans le groupe formé par F" , CI" , Br" , I" ' N03" , N(CN)2 " , BF4 " , CICv PF6 ", RS03 ", RCOO", où R est un groupe alkyl ou phénole, (CF3)2PF4 ", (CF3)3PF3! (CF3)4PF2 ", (CF3)5PF", (CF3)6P-, (CF2S03-)2, (CF2CF2S03-)2, (CF3S02-)2N-, CF3CF2(CF3)2CC>-, (CF3S02 " )2CH-, (SF5)3C, (CF3S02)3C, [0(CF3)2C2(CF3)20]2PO-, CF3(CF2)7S03-, 1 -éthyl-3- méthymimidazole bis(trifluoro-méthylsulfonyl)imide ([EMIM][Tf2N]).
19. Procédé selon l'une quelconque des revendications 1 à 18, dans ledit électrolyte liquide comprend en plus au moins un solvant.
20. Procédé selon la revendication 19, dans lequel ledit au moins solvant est sélectionné dans le groupe formé par l'acide acétique, le méthanol, l'éthanol, les glycols liquides
(notamment l'éthylèneglycol et le propylèneglycol), les alcanes halogénés (notamment le dichlorométhane), la diméthylformamide, les cétones (notamment l'acétone et la 2-butanone), l'acétonitrile, le tétrahydrofuranne, la N- méthylpyrrolidone, le diméthyl sulfoxyde, le carbonate de propylène.
21 . Procédé selon l'une quelconque des revendications 1 à 20, dans lequel on enveloppe au moins une desdites électrodes positive ou négative dans ledit séparateur.
22. Procédé selon l'une quelconque des revendications 1 à 21 , dans lequel ledit séparateur est une feuille de polypropylène.
23. Condensateur électrochimique susceptible d'être obtenu par le procédé selon l'une quelconque des revendications 1 à 22.
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