FR2803951A1 - ELECTROLYTE COMPOSITIONS, METHOD OF MANUFACTURE AND ELECTROCHEMICAL APPLICATIONS - Google Patents
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Abstract
Description
L'invention a pour objet de nouvelles compositions d'électrolytes à base de polymères et de sels. Elle vise également un procédé de fabrication de telles compositions ainsi que leurs applications pour l'élaboration de systèmes électrochimiques. The subject of the invention is novel electrolyte compositions based on polymers and salts. It also relates to a method of manufacturing such compositions and their applications for the development of electrochemical systems.
De nombreux systèmes électrochimiques ont déjà été proposés, les plus classiques correspondant aux piles et batteries pour le stockage de l'énergie. Numerous electrochemical systems have already been proposed, the most conventional corresponding to batteries and batteries for storing energy.
on connaît, notamment par les brevets US 5 728 487 ou US 5 598 293, des compositions d'électrolyte liquide, à base d'un mélange binaire d'éléments, possédant des propriétés hydrophiles. US Pat. No. 5,728,487 or US Pat. No. 5,598,293 discloses liquid electrolyte compositions based on a binary mixture of elements having hydrophilic properties.
En outre on connaît, par les brevets US 5 683 832 ou US 5 827 602, des procédés d'élaboration d'électrolyte liquide présentant des propriétés hydrophobes et destinés à la fabrication de cellules photovoltaïques. In addition, US Pat. No. 5,683,832 or US Pat. No. 5,827,602 discloses processes for producing liquid electrolyte having hydrophobic properties and intended for the manufacture of photovoltaic cells.
L'inconvénient majeur de ces procédés d'élaboration d'électrolyte réside principalement dans le fait qu'en raison de leur état liquide, leur utilisation et leur mise en oeuvre dans des dispositifs électrochimiques ne sont pas aisées. En effet, avec des électrolytes dans un état liquide, il est très difficile d'élaborer des dispositifs souples ou de formes adaptables tels qu'imposés par la tendance technologique actuelle, sans risque de fuite de l'électrolyte ou de rupture de la couche par cisaillement, rendant ainsi inopérant le système. The major disadvantage of these electrolyte production processes lies mainly in the fact that due to their liquid state, their use and their implementation in electrochemical devices are not easy. Indeed, with electrolytes in a liquid state, it is very difficult to develop flexible devices or adaptable shapes as imposed by the current technological trend, without risk of leakage of the electrolyte or rupture of the layer by shear, thus rendering the system inoperative.
De plus, lorsque ces électrolytes sont hydrophiles, leur manipulation doit s'effectuer à l'abri de l'air ambiant sous atmosphère contrôlée et leur stabilité dans le temps peut poser des problèmes (en particulier, apparition de bulles dans le mélange). In addition, when these electrolytes are hydrophilic, their handling must be carried out away from the ambient air under a controlled atmosphere and their stability over time can cause problems (in particular, appearance of bubbles in the mixture).
Des systèmes électrochimiques plus récents correspondent aux dispositifs électrochromes utilisés comme afficheurs ou comme fenêtres à transmission modulable, mettant en oeuvre la technologie des cristaux liquides. Pour rendre le contraste persistant selon un angle d'observation donné, qui en général, est assez limité, ces systèmes nécessitent une alimentation continue des cristaux liquides. I1 s'ensuit des limitations de fonctionnement, tant au niveau de la persistance du contraste après coupure de l'alimentation, que de la qualité de visualisation, quel que soit l'angle d'observation. More recent electrochemical systems correspond to electrochromic devices used as displays or as transmissive transmission windows, using liquid crystal technology. To make the contrast persistent at a given viewing angle, which in general is quite limited, these systems require continuous supply of the liquid crystal. This results in operating limitations, both in terms of the persistence of the contrast after cut-off of the power supply, as well as the viewing quality, whatever the angle of observation.
Les inventeurs apportent une solution à ces problèmes à l'aide de compositions d'électrolytes élaborées à partir de certains types de polymères et de sels déterminés. The inventors provide a solution to these problems with the aid of electrolyte compositions prepared from certain types of polymers and specific salts.
L'invention vise donc de nouvelles compositions d'électrolytes ayant une tenue mécanique suffisante pour des applications sur un support flexible et possédant des propriétés hydrophobes ou non hydroscopiques, c'est-à-dire de non mouillabilité par l'eau. The invention therefore relates to new electrolyte compositions having sufficient mechanical strength for applications on a flexible support and having hydrophobic or non-hydroscopic properties, that is to say non-wettability by water.
Elle a également pour but de fournir un procédé d'élaboration de telles compositions d'électrolytes de mise en oeuvre aisée. It is also intended to provide a method for producing such easy-to-use electrolyte compositions.
Elle vise en outre les applications électrochimiques de ces compositions, en particulier pour fabriquer des dispositifs de type piles ou batteries, ou des systèmes électrochromes. It also relates to the electrochemical applications of these compositions, in particular to manufacture battery-type or battery devices, or electrochromic systems.
Les compositions d'électrolytes selon l'invention sont caractérisées en ce qu'elles renferment, selon un mélange homogène, au moins les trois composants suivants, à savoir - un ou plusieurs polymères, jouant le rôle de matrice ou de membrane support vis-à-vis de l'ensemble de la composition d'électrolytes et assurant des propriétés de tenue mécanique conférant à la composition un état allant de l'état solide à l'état de gel, - un ou plusieurs sels fondus conducteurs ioniques, ce ou ces sels étant hydrophobe(s), - un ou plusieurs sels capables d'assurer les propriétés conductrices de la composition, ce ou ces sels étant solubles dans le ou les sels fondus, conducteurs ioniques. The electrolyte compositions according to the invention are characterized in that they contain, according to a homogeneous mixture, at least the following three components, namely - one or more polymers, acting as matrix or support membrane vis-à-vis -vis the whole of the electrolyte composition and ensuring mechanical strength properties conferring on the composition a state ranging from the solid state to the gel state, - one or more molten ionic conductive salts, this or these salts being hydrophobic, - one or more salts capable of ensuring the conductive properties of the composition, this or these salts being soluble in the molten salt or salts, ionic conductors.
Selon une disposition préférée de l'invention, le ou les polymères sont choisis parmi les polymères transparents dans le domaine du visible comme les polyacrylates, notamment le poly(méthacrylate de méthyle) ou PMMA, les polycarbonates, les polyuréthanes ou les polytéréphtalates. dans laquelle au moins deux des substituants R1 à R5 sont différents et représentent un radical alkyle ou alkylène en C1 à C12, à chaîne droite ou ramifiée, le cas échéant substituée par un ou plusieurs groupes -F, -OH, -COR, -COOR, où R représente un atome d'hydrogène ou un radical alkyle en C1 à C5, -NH2, -NHR ou -NR,R', où R est tel que défini ci-dessus et R', identique ou différent de R, représente un radical alkyle en C1 à C5, les autres substituants identiques ou différents, étant choisis parmi -H, -OH, -NH2 ou un radical alkyle en C1 à C12, et X- représente un contre anion. According to a preferred embodiment of the invention, the polymer or polymers are chosen from transparent polymers in the visible range such as polyacrylates, especially poly (methyl methacrylate) or PMMA, polycarbonates, polyurethanes or polyterephthalates. in which at least two of the substituents R1 to R5 are different and represent a straight or branched chain C1 to C12 alkyl or alkylene radical, optionally substituted by one or more -F, -OH, -COR, -COOR groups where R represents a hydrogen atom or a C1-C5 alkyl, -NH2, -NHR or -NR, R 'radical, where R is as defined above and R', which is identical to or different from R, represents a C1-C5 alkyl radical, the other identical or different substituents being chosen from -H, -OH, -NH2 or a C1-C12 alkyl radical, and X- represents a counter-anion.
Des sels tout spécialement préférés au regard des propriétés hydrophobes recherchées répondent à la formule ci-dessus dans laquelle R1 et R4 représentent des groupes alkyles différents en C1 à C5, R2, R3 et R5 représentent un atome d'hydrogène et X- est un contre anion. Salts which are especially preferred with regard to the desired hydrophobic properties correspond to the above formula in which R 1 and R 4 represent different C 1 to C 5 alkyl groups, R 2, R 3 and R 5 represent a hydrogen atom and X - is a counter anion.
L'invention vise en particulier l'utilisation comme sel fondu hydrophobe du bistrifluorométhanesulfonimide(TFSI)-1-éthyl-3 méthyl- imidazolium. The invention is directed in particular to the use as a hydrophobic molten salt of bistrifluoromethanesulfonimide (TFSI) -1-ethyl-3-methylimidazolium.
D'autres sels appropriés sont décrits par Bonhote et al dans Inorg. Chem. 35, 1168-1178 (1996). Other suitable salts are described by Bonhote et al in Inorg. Chem. 35, 1168-1178 (1996).
Selon une autre disposition préférée de l'invention, utilisée avantageusement avec au moins l'une des
According to another preferred arrangement of the invention, advantageously used with at least one of the
dispositions qui précèdent, le sel ou les sels capables d'assurer les propriétés conductrices sont du type M +Y-, où M+ est choisi parmi un cation soluble dans le ou les sels fondus, tels que Li+, H+, Na+, K+, c'est-à-dire des cations de petite taille, et Y- est un anion soluble dans le ou les sels fondus. the foregoing, the salt or salts capable of providing the conductive properties are of the M + Y- type, where M + is chosen from a cation which is soluble in the molten salt or salts, such as Li +, H +, Na +, K +, c i.e., small cations, and Y- is a soluble anion in the molten salt (s).
Des anions préférés comprennent : C104-, PF6 , ASF6 , CF3S03-, CF3C00 , (CF3S02)2N , C3F7C00-. Preferred anions include: C104-, PF6, ASF6, CF3SO3-, CF3C00, (CF3SO2) 2N, C3F7C00-.
Un sel de ce type particulièrement avantageux au regard de ses propriétés conductrices et de solubilité dans le bistrifluorométhanesulfonimide(TFSI)-1-éthyl-3 méthyl- imidazolium est constitué par Li(TFSI). A salt of this type which is particularly advantageous with regard to its conductive properties and solubility in bistrifluoromethanesulfonimide (TFSI) -1-ethyl-3-methylimidazolium is constituted by Li (TFSI).
Les compositions d'électrolytes de l'invention renferment les différents constituants évoqués ci-dessus selon des proportions respectives établies en fonction de l'application envisagée, qui peut nécessiter un état allant de l'état solide à l'état de gel. The electrolyte compositions of the invention contain the various constituents mentioned above in respective proportions established according to the intended application, which may require a state ranging from the solid state to the gel state.
L'invention vise également un procédé d'obtention de telles compositions. The invention also relates to a process for obtaining such compositions.
Ce procédé est caractérisé en ce qu'on forme un mélange homogène, à l'aide d'un solvant organique, du ou desdits polymères, du ou desdits sels fondus conducteurs ioniques, hydrophobes, dans lequel (ou lesquels) est (sont) incorporé(s) un ou plusieurs sels capables d'assurer les propriétés conductrices. This process is characterized in that a homogeneous mixture, with the aid of an organic solvent, of said one or more polymers, of said hydrophobic ionic conductive salt or salts, in which (or which) is (are) incorporated (s) one or more salts capable of providing conductive properties.
Le solvant organique est choisi parmi ceux compatibles avec les composants mis en oeuvre. I1 s'agit de préférence d'un solvant à bas point d'ébullition pour permettre son évaporation rapide. On citera en particulier le dichlorométhane. The organic solvent is chosen from those compatible with the components used. It is preferably a low-boiling solvent to allow its rapid evaporation. In particular, dichloromethane is mentioned.
Les proportions respectives des divers constituants sont adaptées comme indiqué plus haut de manière à obtenir un mélange facilement épandable et se présentant selon les exigences requises pour une application donnée sous une forme solide, ou quasi solide ou encore proche d'un état de gel. Les compositions d'électrolyte de l'invention sont utilisées dans des systèmes électrochimiques appartenant à diverses familles. The respective proportions of the various constituents are adapted as indicated above so as to obtain an easily spreadable mixture which is present according to the requirements required for a given application in a solid or quasi-solid form or close to a gel state. The electrolyte compositions of the invention are used in electrochemical systems belonging to various families.
Ainsi, selon un premier mode de réalisation d'un système électrochrome 1 (cf. figure 1) utilisant l'électrolyte 2 obtenu par la mise en oeuvre du procédé objet de l'invention, ce système est destiné notamment à des applications relevant de l'affichage, de dispositifs optiques à transmission variable, ou encore des lunettes. Thus, according to a first embodiment of an electrochromic system 1 (see FIG. 1) using the electrolyte 2 obtained by the implementation of the method which is the subject of the invention, this system is intended in particular for applications falling within the scope of the invention. display, optical devices with variable transmission, or glasses.
Le dispositif électrochrome 1 est formé de la superposition d'éléments comprenant - un premier substrat 3 (ou support), souple ou rigide, réalisé notamment en verre ou en matériau plastique, qui confère au dispositif électrochrome sa tenue mécanique, - d'une première électrode formée d'une part d'un collecteur 6 de courant élaboré à partir d'un matériau conducteur qui peut être notamment de l'oxyde d'étain dopé à l'antimoine ou au fluor, ou de l'oxyde d'indium dopé à l'étain, et d'autre part d'un agent 7 assurant ou non la transition de coloration sous l'effet du passage d'un courant ou de l'application d'une tension, formé à partir d'un polymère conducteur mixte tel que la polyaniline (PANI) ou le polypyrrole ou d'un matériau inorganique comme le bleu de Prusse, l'oxyde de vanadium (V205) ou l'oxyde de tungstène (W03), - d'une épaisseur d'électrolyte 2 formé du mélange ternaire, - d'une seconde électrode formée d'une part d'un collecteur 5 de courant élaboré à partir d'un matériau conducteur qui peut être notamment de l'oxyde d'étain dopé à l'antimoine ou au fluor, ou de l'oxyde d'indium dopé à l'étain, et d'autre part d'un agent 8 assurant la transition de coloration sous l'effet du passage d'un courant ou de l'application d'une tension, constituée par exemple d'un polymère conducteur mixte tel que la polyaniline (PAN!) ou le polypyrrole ou un matériau inorganique comme le bleu de Prusse, l'oxyde de vanadium (V205) ou l'oxyde de tungstène (W03), - et d'un second substrat 4 éventuellement identique audit premier substrat 3, ledit dispositif électrochrome étant destiné à des applications à transmission variable ou à affichage (cf. figure 1). The electrochromic device 1 is formed of the superposition of elements comprising - a first substrate 3 (or support), flexible or rigid, made in particular of glass or plastic material, which gives the electrochromic device its mechanical strength, - a first an electrode formed on the one hand by a current collector 6 made from a conductive material which may in particular be tin oxide doped with antimony or with fluorine, or with doped indium oxide with tin, and on the other hand with an agent 7 ensuring or not the color transition under the effect of the passage of a current or the application of a voltage, formed from a conductive polymer such as polyaniline (PANI) or polypyrrole or an inorganic material such as Prussian blue, vanadium oxide (V205) or tungsten oxide (WO3), - an electrolyte thickness 2 formed of the ternary mixture, - a second electrode formed on the one hand by a collar current reader 5 made from a conductive material which may be in particular tin oxide doped with antimony or fluorine, or indium oxide doped with tin, and other of an agent 8 ensuring the color transition under the effect of the passage of a current or the application of a voltage, consisting for example of a mixed conductive polymer such as polyaniline (PAN!) or the polypyrrole or an inorganic material such as Prussian blue, vanadium oxide (V205) or tungsten oxide (WO3), and a second substrate 4 possibly identical to said first substrate 3, said electrochromic device being intended for variable transmission or display applications (cf. figure 1).
Dans le cadre d'un dispositif électrochrome d'affichage exclusivement, le système est analogue au cas précédent, à l'exception d'un collecteur de courant 5 ou 6, qui est maintenant métallique et éventuellement déposé sur un substrat 4 ou 3. In the context of an exclusively display electrochromic device, the system is analogous to the preceding case, with the exception of a current collector 5 or 6, which is now metallic and optionally deposited on a substrate 4 or 3.
Le choix de la nature des collecteurs de courant 5 et 6 et des agents de transmission de coloration 7 et 8, se fait en fonction de l'application désirée. En particulier, l'état de coloration et de décoloration, la gamme de tension nécessaire pour la commutation réversible entre ces deux états ainsi que le temps de commutation, sont des paramètres à prendre en compte pour effectuer ce choix. The choice of the nature of the current collectors 5 and 6 and the staining agents 7 and 8, is according to the desired application. In particular, the state of coloration and discoloration, the voltage range required for the reversible switching between these two states and the switching time, are parameters to take into account to make this choice.
Dans le cas d'un dispositif électrochimique conçu pour des applications spécifiquement d'affichage (dispositifs électrochromes), requérant la visualisation d'un message avec des caractères alphanumériques, on prévoit de disposer la couche de matériau possédant une couleur spécifique sur l'électrode selon une structure en matrice, afin de pouvoir appliquer en un ou plusieurs points de ladite structure en matrice une tension ou un courant de manière à permettre, en ce ou en ces points particuliers, la transition de couleurs et donc la formation du message considéré. In the case of an electrochemical device designed for specifically display applications (electrochromic devices), requiring the display of a message with alphanumeric characters, provision is made to place the layer of material having a specific color on the electrode according to a matrix structure, in order to be able to apply at one or more points of said matrix structure a voltage or current so as to allow, at these or these particular points, the color transition and thus the formation of the message considered.
Selon un deuxième mode de réalisation d'un système électrochimique l utilisant l'électrolyte 2 obtenu par la mise en oeuvre du procédé objet de l'invention, celui-ci est destiné à des applications relevant du stockage de l'énergie et plus précisément conçu pour la réalisation de batteries (cf. figure 2). According to a second embodiment of an electrochemical system 1 using the electrolyte 2 obtained by the implementation of the method which is the subject of the invention, the latter is intended for applications relating to energy storage and more specifically designed. for the production of batteries (see Figure 2).
La structure de ce type de dispositif électrochimique est quasiment similaire à celle précédemment décrite qui visait spécifiquement les dispositifs électrochromes à transmission variable ou à affichage. The structure of this type of electrochemical device is almost similar to that previously described which specifically targeted electrochromic devices with variable transmission or display.
L'élément formant batterie comporte deux supports conducteurs 3, 4, souples ou rigides, (tissu de fibres métalliques ou de carbone, feuilles métalliques) enserrant, d'une part une couche d'électrolyte 2 à base du mélange ternaire, et d'autre part, des électrodes 5, 6 formées par exemple d'oxyde inorganique nanocristallin (Sn02), (Mn02). The battery element comprises two conductive supports 3, 4, flexible or rigid, (fabric of metal or carbon fibers, metal foils) enclosing, on the one hand, an electrolyte layer 2 based on the ternary mixture, and on the other hand on the other hand, electrodes 5, 6 formed for example of nanocrystalline inorganic oxide (SnO 2), (MnO 2).
De plus, les dispositifs électrochimiques fonctionnant en tant que batterie ne nécessitent pas comme les dispositifs électrochromes d'affichage utilisant le principe de la réflexion optique ou les dispositifs électrochromes utilisant le principe de la transmission optique, d'être élaborés avec des matériaux transparents dans le domaine des longueurs d'onde du visible. In addition, electrochemical devices operating as a battery do not require, as electrochromic display devices using the principle of optical reflection or electrochromic devices using the principle of optical transmission, to be elaborated with transparent materials in the wavelength domain of the visible.
C'est pourquoi les éléments formant support ou substrat seront réalisés dans un matériau adéquat en termes de résistance ou de tenue mécanique et de compatibilité avec les autres composants et il en sera de même pour les autres parties formant les électrodes. This is why the support or substrate elements will be made of a suitable material in terms of strength or mechanical strength and compatibility with the other components and it will be the same for the other parts forming the electrodes.
D'autres caractéristiques et avantages de la présente invention ressortiront de la description faite ci-après, en référence aux dessins annexés qui en illustrent un exemple de réalisation dépourvu de tout caractère limitatif. Sur les figures - la figure 1 illustre un schéma de principe d'un dispositif électrochimique à transmission variable ou par affichage (dispositifs électrochromes) ; - la figure 2 illustre un schéma de principe d'un dispositif électrochimique fonctionnant en tant que batterie. Other features and advantages of the present invention will emerge from the description given below, with reference to the accompanying drawings which illustrate an embodiment having no limiting character. In the figures - Figure 1 illustrates a block diagram of an electrochemical device with variable transmission or display (electrochromic devices); - Figure 2 illustrates a block diagram of an electrochemical device operating as a battery.
<I><U>Exemple I</U></I> # <I><U>Préparation d'un système électrochrome</U></I> on dépose tout d'abord sur une plaque de verre recouverte d'une couche de FTO (Fluorine doped Tin Oxide, conductivité 6n/carré d'épaisseur 300 nm), une couche de W03. Ce dépôt est réalisé selon la méthode brevetée en 1994 par Donnelly corporation (US patent n 5,277,986). On obtient ainsi par "dip-coating" un dépôt de W03, très homogène. <I> <U> Example I </ U> </ I> # <I> <U> Preparation of an electrochromic system </ U> </ I> is first deposited on a glass plate coated with a layer of FTO (Fluorite doped Tin Oxide, conductivity 6n / square of thickness 300 nm), a layer of WO3. This deposit is made according to the method patented in 1994 by Donnelly Corporation (US Patent No. 5,277,986). This gives a very homogeneous deposit of W03 by "dip-coating".
Sur un autre substrat identique au premier, un film de poly(aniline) est électrodéposé. On applique pour cela un potentiel de 750 mV pendant 5 minutes dans une solution de PANI (1M), HCl (3M). La contre électrode utilisée est une électrode de platine. Le film est cyclé une dizaine de fois à -300/+500mV dans HC1(iM), par rapport à une électrode de référence Ag/AgCl. On another substrate identical to the first, a poly (aniline) film is electrodeposited. A potential of 750 mV for 5 minutes is applied in a solution of PANI (1M), HCl (3M). The counter electrode used is a platinum electrode. The film is cycled a dozen times at -300 / + 500mV in HC1 (iM), relative to a reference electrode Ag / AgCl.
<I><U>Exemple II : Préparation d'une composition d'électrolyte</U></I> on réalise une membrane électrolytique en mélangeant 1 ml de bistrifluorométhanesulfonimide(TFSI)-1-éthyl-3 méthyl-imidazolium contenant 10% massique de LiTFSI avec entre 0,2 et 0,8 g de poly(méthacrylate de méthyle) et 3 ml de dichlorométhane. Une fois que le PPMA est totalement dissout et après évaporation partielle du solvant CH2C12, de manière à obtenir une solution visqueuse, ce mélange est étendu sur un support. <I> <U> Example II: Preparation of an electrolyte composition </ U> </ I> an electrolyte membrane is made by mixing 1 ml of bistrifluoromethanesulfonimide (TFSI) -1-ethyl-3-methyl-imidazolium containing 10 % by weight of LiTFSI with 0.2 to 0.8 g of poly (methyl methacrylate) and 3 ml of dichloromethane. Once the PPMA is completely dissolved and after partial evaporation of the CH 2 Cl 2 solvent, so as to obtain a viscous solution, this mixture is spread on a support.
<I><U>Exemples</U></I> III--à- <I><U>VIII :</U></I> Préparation <I><U>de différents systèmes</U></I> <U>électrochromes</U> <I>- Exemple III</I> Le mélange d'au moins trois composants est étendu sur le film de W03 à l'état décoloré. On élimine le solvant résiduel en chauffant légèrement sous un vide primaire. La seconde plaque est pressée sur celle-ci de telle sorte que les bulles soient évacuées (les deux plaques étant assemblées à l'état transparent). Le scellement du système ainsi obtenu n'est pas obligatoire, les propriétés d'adhésion et la tenue mécanique de l'électrolyte peuvent rendre cette étape facultative. <I> <U> Examples </ U> </ I> III - to <I> <U> VIII: </ U> </ I> Preparation <I> <U> of different systems </ U> </ I> <U> electrochromic </ U> <I> - Example III </ I> The mixture of at least three components is spread on the film of WO3 in the decolorized state. The residual solvent is removed by heating slightly under a primary vacuum. The second plate is pressed on it so that the bubbles are evacuated (the two plates being assembled in the transparent state). The sealing of the system thus obtained is not mandatory, the adhesion properties and the mechanical strength of the electrolyte can make this step optional.
Le système est polarisé à l'aide d'un potentiostat galvanostat. On applique des cycles de potentiel variant de -1,5V (état décoloré) à 1,5V (état coloré). On observe que le système présente une coloration intense, réversible et homogène qui ne subit pas de dégradation après 10000 cycles. La réalisation du film de W03 ainsi que celle de l'électrolyte sont identiques à celles décrites dans l'exemple 1. Les mêmes collecteurs de courant sont utilisés. The system is polarized using a galvanostat potentiostat. Potential cycles ranging from -1.5V (discolored state) to 1.5V (colored state) are applied. It is observed that the system has an intense, reversible and homogeneous coloration which does not undergo degradation after 10,000 cycles. The production of the W03 film as well as that of the electrolyte are identical to those described in Example 1. The same current collectors are used.
On électrodépose sur le second substrat un second film de bleu de Prusse (BP). On réalise une solution FeC13(10-2M), K3FeCN6(10 2M). Un courant cathodique de 40 pA/cm2 est appliqué pendant 5 minutes. Le film est cyclé une dizaine de fois à -400/+500mV dans KC1(0,5M), par rapport à une électrode de référence Ag/AgCl. A second Prussian blue (BP) film is electrodeposited on the second substrate. A solution FeCl 3 (10-2M), K 3 FeCN 6 (10M) is produced. A cathode current of 40 pA / cm 2 is applied for 5 minutes. The film is cycled a dozen times at -400 / + 500mV in KCl (0.5M), relative to an Ag / AgCl reference electrode.
L'assemblage du système et les tests électrochimiques réalisés sont identiques à ceux décrits dans l'exemple n I. On observe que le système présente une coloration intense, réversible et homogène qui ne subit pas de dégradation après 10000 cycles. The assembly of the system and the electrochemical tests carried out are identical to those described in Example No. I. It is observed that the system exhibits an intense, reversible and homogeneous coloration which does not undergo degradation after 10,000 cycles.
<I>- Exemple V</I> On réalise un système selon le mode opératoire décrit dans l'exemple I, les collecteurs utilisés étant des films d'ITO (Tin doped Indium Oxide) déposés sur des plaques de verre (conductivité : 24 n/carré). <I> - Example V </ I> A system is produced according to the procedure described in Example I, the collectors used being ITO films (Tin doped Indium Oxide) deposited on glass plates (conductivity: 24). n / square).
L'assemblage du système et les tests électrochimiques réalisés sont identiques à ceux décrits dans l'exemple I. On observe que le système présente une coloration intense, réversible et homogène qui ne subit pas de dégradation après 10000 cycles. The assembly of the system and the electrochemical tests carried out are identical to those described in Example I. It is observed that the system has an intense, reversible and homogeneous coloration which does not undergo degradation after 10,000 cycles.
<I>- Exemple VI</I> On réalise un système selon le mode opératoire décrit dans l'exemple III, les collecteurs utilisés étant des films d'ITO déposés sur des plaques de verre (conductivité : 24 n/carré). <I> - Example VI </ I> A system is made according to the procedure described in Example III, the collectors used being ITO films deposited on glass plates (conductivity: 24 n / square).
L'assemblage du système et les tests électrochimiques réalisés sont identiques à ceux décrits dans l'exemple II. On observe que le système présente une coloration intense, réversible et homogène qui ne subit pas de dégradation après 10000 cycles. - Exemple<I>VII</I> On réalise un système selon le mode opératoire décrit dans l'exemple III, les collecteurs utilisés étant des films d'ITO (conductivité : 60 n/carré) déposés sur du poly(téréphtalate d'éthylène) (PET). The assembly of the system and the electrochemical tests carried out are identical to those described in Example II. It is observed that the system has an intense, reversible and homogeneous coloration which does not undergo degradation after 10,000 cycles. Example <I> VII </ I> A system is carried out according to the procedure described in Example III, the collectors used being ITO films (conductivity: 60 n / square) deposited on poly (terephthalate). ethylene) (PET).
L'assemblage du système souple et les tests électrochimiques réalisés sont identiques à ceux décrits dans l'exemple I). On observe que le système présente une coloration intense, réversible et homogène qui ne subit pas de dégradation après 10000 cycles. The assembly of the flexible system and the electrochemical tests carried out are identical to those described in Example I). It is observed that the system has an intense, reversible and homogeneous coloration which does not undergo degradation after 10,000 cycles.
<I>- Exemple VIII</I> On monte un système selon le mode opératoire décrit dans l'exemple I. Le film de W03 est réalisé sur un film d'ITO déposé sur du PET. <I> - Example VIII </ I> A system is mounted according to the procedure described in Example I. The W03 film is produced on an ITO film deposited on PET.
Le film de PANI est réalisé sur une couche d'or déposée par évaporation sur du PET. The PANI film is made on a layer of gold deposited by evaporation on PET.
L'assemblage du système souple et les tests électrochimiques réalisés sont identiques à ceux décrits dans l'exemple I. On observe que le système présente une coloration intense, réversible et homogène qui ne subit pas de dégradation après 10000 cycles. The assembly of the flexible system and the electrochemical tests carried out are identical to those described in Example I. It is observed that the system has an intense, reversible and homogeneous coloration which does not undergo degradation after 10,000 cycles.
<I><U>Exemples IX et X : Préparation d'un système</U></I> électrochimirnie de--type batterie <I>- Exemple IX</I> Les exemples décrits précédemment mettent en oeuvre des matériaux d'électrode déposés en couches minces (environ 300nm). Le but étant d'avoir une différence de coloration très marquée entre les deux états (système chargé ou non). Ces systèmes peuvent également être utilisés en tant que batteries rechargeables au lithium de type "rocking-chair". Pour accroître la capacité énergétique de ces batteries, il est nécessaire de déposer sur chaque électrode environ dix fois plus de matériau actif en utilisant les procédures de dépôt décrites précédemment. <I> <U> Examples IX and X: Preparation of an Electrochromine System </ I> of Battery Type <I> - Example IX </ I> The examples described above use electrode deposited in thin layers (about 300 nm). The goal is to have a very marked color difference between the two states (system loaded or not). These systems can also be used as rechargeable lithium batteries of the "rocking chair" type. To increase the energy capacity of these batteries, it is necessary to deposit on each electrode about ten times more active material using the deposition procedures described above.
La réalisation de l'électrolyte ainsi que la mise en forme du système sont similaires à celles présentées précédemment. Ces batteries cyclent très réversiblement (plus de 10000 cycles) avec une capacité de l'ordre de 10 mAh/g. The realization of the electrolyte and the shaping of the system are similar to those presented above. These batteries cycle very reversibly (more than 10000 cycles) with a capacity of about 10 mAh / g.
<I>- Exemple X</I> Les électrodes de la batterie "rocking-chair" peuvent également être réalisées à partir de poudres en utilisant un pourcentage massique de 60% (W03, PANI ou BP), 10% de graphite et 10% de PMMA. On complète en ajoutant 20% de sel de lithium hydrophobe liquide. Ces matériaux peuvent être épandus sur des collecteurs de courant flexibles en inox par exemple. <I> - Example X </ I> The electrodes of the "rocking chair" battery can also be made from powders using a weight percentage of 60% (W03, PANI or BP), 10% graphite and 10% by weight. % PMMA. It is completed by adding 20% of liquid hydrophobic lithium salt. These materials can be spread on flexible stainless steel current collectors for example.
La réalisation de l'électrolyte ainsi que la mise en forme du système sont similaires à celles présentées précédemment. The realization of the electrolyte and the shaping of the system are similar to those presented above.
Ces batteries cyclent très réversiblement (plus de 10000 cycles) avec une capacité de l'ordre de lomAh/g. L'invention telle que précédemment écrite offre de multiples avantages car le procédé de fabrication permet totalement de s'affranchir de la contrainte liée à la présence d'humidité, ce qui permet d'envisager des fabrications de multiples dispositifs (systèmes électrochromes, systèmes électrochimiques de type batteries) dans des enceintes sans présence d'atmosphère contrôlée. De plus, les dispositifs électrochromes possèdent un effet mémoire dans le temps et leur lecture est aisée, quel que soit l'angle d'orientation. These batteries cycle very reversibly (more than 10000 cycles) with a capacity of the order of lomAh / g. The invention as previously written offers many advantages because the manufacturing method completely eliminates the constraint related to the presence of moisture, which allows to consider manufacturing multiple devices (electrochromic systems, electrochemical systems). battery type) in enclosures without presence of controlled atmosphere. In addition, the electrochromic devices have a memory effect over time and their reading is easy, whatever the angle of orientation.
Il demeure bien entendu que la présente invention n'est pas limitée aux exemples de réalisation décrits et représentés ci-dessus, mais qu'elle en englobe toutes les variantes.It remains understood that the present invention is not limited to the embodiments described and shown above, but encompasses all variants.
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