FR3098003A1 - Procédé et dispositif de fabrication d'électrodes pour un supercondensateur à base de liquide ionique et procédé de fabrication d'un tel supercondensateur - Google Patents
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Abstract
"Procédé et dispositif de fabrication d'électrodes pour un supercondensateur à base de liquide ionique, et procédé de fabrication d'un tel supercondensateur" Procédé de fabrication d'une électrode pour un supercondensateur à base de liquide ionique comprenant deux électrodes (anode, cathode) séparées par un séparateur électrolytique polymère ionique, comprenant : - une étape de fabrication d'une pâte carbonée (6) résultant du mélange de matériaux carbonés (5), de liquides ioniques (2) et d'un liant (4), de manière à obtenir un matériau actif (6) pour ladite électrode à température ambiante, - une étape pour former ladite électrode (11) par traitement mécanique dudit matériau actif (6). Supercondensateur comprenant un empilement d'une électrode cathodique, d'un séparateur électrolytique et d'une électrode anodique, lesdites électrodes cathodique et anodique étant connectées électriquement à des collecteurs de courant, dans lequel ledit séparateur électrolytique comprend un polymère avec un liquide ionique et lesdites électrodes comprennent un matériau actif à base de carbone mélangé avec un électrolyte liquide ionique et un liant. Voir Figure 1.
Description
Domaine de l'invention
La présente invention concerne une méthode et un appareil de fabrication d'électrodes pour un supercondensateur à base de liquide ionique. Elle concerne également une méthode de fabrication d'un tel supercondensateur, de ses électrodes, des combinaisons d'électrodes et d'électrolytes, et des supercondensateurs.
Le domaine de l'invention comprend les batteries électrochimiques ultra-rapides, les supercondensateurs ou les condensateurs électrochimiques.
Contexte technologique
Le stockage de charge dans les condensateurs électrochimiques est basé sur l'attraction électrostatique entre la charge superficielle du matériau de l'électrode et les ions de l'électrolyte. Les carbones poreux sont généralement utilisés comme matière active pour l'électrode car ils possèdent des surfaces spécifiques élevées allant jusqu'à 3000 à 4000 m2/g. Ces pores présentent une grande distribution de tailles. L'accessibilité des ions d’électrolyte à la surface active du carbone peut être réduite par certains goulets d'étranglement du réseau poreux en raison de la tortuosité du réseau poreux. De plus, le remplissage d'électrolyte dans le supercondensateur à bobinage serré est difficile lorsque des liquides ioniques (légèrement plus visqueux que les électrolytes à base organique) sont utilisés.
La technologie actuelle des électrolytes utilise des solvants inflammables et à haute pression de vapeur. Cela entraîne une augmentation de la pression à l'intérieur du dispositif.
La densité d'énergie du dispositif est influencée par le choix des matériaux utilisés, tels que les collecteurs de courant et les séparateurs, etc. Ces matériaux s'ajoutent au poids total et peuvent donc affecter directement la densité énergétique globale qui est typiquement de l'ordre de 10 kWh/kg.
WO2017091474A1 décrit un procédé de production d'une électrode pour une cellule supercondensateur, ledit procédé comprenant : (A) la préparation d’une pluralité de couches poreuses électriquement conductrices et d’une pluralité de couches d'électrodes humides composées d'un matériau actif d'électrode et d'un additif conducteur facultatif mélangé à un électrolyte liquide ou à l’état de gel, dans lequel les couches poreuses conductrices contiennent des chemins conducteurs interconnectés et au moins 80% en volume de pores ; et (B) l’empilement et la consolidation d’un nombre souhaité de couches poreuses et d’un nombre souhaité de couches d'électrodes humides dans une séquence alternée pour former une électrode ayant une épaisseur non inférieure à 100 µm (de préférence supérieure à 200 µm, plus préférablement supérieure à 400 µm, encore plus préférablement supérieure à 600 µm, et plus préférablement supérieure à 1 000 µm).
US2017125175A1 décrit un processus de traitement de charbon actif par activation au dioxyde de carbone, et un supercondensateur qui est fabriqué à partir de charbon actif et traité au dioxyde de carbone, comme matériau d'électrode pour être ainsi utilisable de façon stable à haute tension. Le supercondensateur selon la présente invention comprend des matériaux améliorés pour une électrode et un électrolyte constituant le supercondensateur, et possède des propriétés d'électrode optimisées afin d'être utilisable de manière stable même à haute tension.
WO2017065963A1 décrit un procédé de production d'une cellule supercondensateur, comprenant : (a) L’alimentation en continu d'une couche poreuse conductrice dans une zone d'imprégnation de matériau cathodique, dans laquelle la couche poreuse conductrice contient des voies conductrices d'électrons interconnectées et au moins 70 % en volume de pores ; (b) L’imprégnation d'un mélange de matériau actif de cathode humide (contenant un matériau actif de cathode et un additif conducteur facultatif mélangé avec un électrolyte liquide) dans les pores de cette couche poreuse pour former une électrode cathodique ; (c) La préparation d'une électrode anodique de manière similaire ; et (d) L’empilement d'une électrode anodique, d'un séparateur poreux et d'une électrode cathodique pour former le supercondensateur, l'électrode anodique et/ou l'électrode cathodique ayant une épaisseur non inférieure à 100 µm ; et/ou le matériau actif d’anode ou de cathode constituant une charge en matériau actif d’électrode non inférieure à 7 mg/cm2dans l'anode ou la cathode.
CN106548875A décrit un supercondensateur transparent flexible à l’état solide, et une préparation et une application de celui-ci. Le supercondensateur prend un film mince transparent flexible comme électrode ; et un électrolyte est l'électrolyte gélifié à l'état solide. En prenant le film mince transparent flexible comme électrode unique du supercondensateur et un polymère de haut poids moléculaire comme électrolyte gélifié à l'état solide, en les combinant par auto-assemblage couche par couche, et en concevant, préparant et assemblant par des technologies telles que la gravure au laser ou la méthode du modèle et similaires, on obtient le supercondensateur transparent flexible.
CN106531475A décrit une technologie de production d'une électrode de supercondensateur. La technologie de production est caractérisée en ce qu'elle comprend les étapes suivantes consistant à peser les matières premières suivantes, en pourcents en masse : 10% d'un agent conducteur, 5% d'un liant et 85% de charbon actif, en mélangeant uniformément les matières premières et en ajoutant de l'eau désionisée pour obtenir une pâte ; en formant un film sur une machine à double rouleau par laminage et en effectuant un séchage sous vide à 50-60 DEG C pendant 1-2 heures pour éliminer une partie de l'humidité et obtenir un film semi sec ; premièrement, en laminant le film semi-sec sur la surface avant d'un collecteur de courant pour obtenir une électrode revêtue sur une seule face ; deuxièmement, en laminant le film semi-sec sur la surface arrière de l'électrode revêtue sur une seule face pour préparer une électrode revêtue sur les deux faces ; et enfin en décapant l'électrode revêtue sur les deux faces complètement séchée pour préparer l'électrode.
CN106449180A décrit un procédé pour augmenter la capacité spécifique d'un supercondensateur à base de graphène. Une électrode d'un supercondensateur est préparée à partir de graphène, et la capacité théorique de ce supercondensateur peut atteindre 550 F/g. Cependant, en raison de facteurs tels que les propriétés des matériaux et les techniques de préparation, la capacité spécifique contenue se situe généralement entre 150-300 F/g. Selon le procédé, le chlorure de sodium et l'urée sont dopés dans une solution d'oxyde de graphène à l'état de cristal liquide pour la première fois, un film est préparé à partir de la solution à l'aide d'un racleur par revêtement, et un film ainsi obtenu après réduction hydrothermique est adopté comme électrode du supercondensateur. Grâce aux substances ajoutées, il est possible d'éviter l'empilement par graphitisation des couches de graphène et d'obtenir un dopage à l'azote dans le processus de réduction hydrothermique du film de graphène, de sorte que la capacité spécifique peut être supérieure à 400 F/g lorsqu’un électrolyte aqueux est utilisé, et ce à un niveau relativement élevé.
WO20110014970A2 décrit un procédé de fabrication d'une batterie électronique de type supercondensateur. Les étapes de fabrication d'une batterie électronique de type supercondensateur sont les suivantes. Un premier collecteur de courant est formé sur un substrat. Une première électrode est formée sur le premier collecteur de courant. Une première électrode est formée d'un premier électrolyte à l’état solide et d'un premier matériau conducteur où le premier matériau conducteur est irréversible aux ions mobiles contenus dans le premier électrolyte à l’état solide et le premier matériau conducteur dépasse la limite de percolation. Un électrolyte est formé sur la première électrode. Une deuxième électrode est formée sur l'électrolyte. La deuxième électrode est formée d'un deuxième électrolyte à l’état solide et d'un deuxième matériau conducteur où le deuxième matériau conducteur est irréversible par rapport aux ions mobiles contenus dans le deuxième électrolyte à l’état solide et le deuxième matériau conducteur dépasse la limite de percolation. Un deuxième collecteur de courant est formé sur la deuxième électrode.
US20140035098A1 décrit un supercondensateur à l'état solide comprenant une première électrode, une deuxième électrode et une structure d’ionogel à l'état solide entre la première électrode et la deuxième électrode. La structure d’ionogel à l'état solide empêche le contact électrique direct entre la première électrode et la deuxième électrode. De plus, la structure d’ionogel à l'état solide remplit essentiellement les vides à l'intérieur de la première électrode et de la seconde électrode.
WO2006125901A2 décrit une électrode pour systèmes de stockage d'énergie, son procédé de fabrication et un système de stockage d'énergie comprenant ladite électrode. Plus précisément, l'invention concerne des films de matière active carbonée à base de charbon actif ayant une porosité, une pureté et une distribution granulométrique déterminées et un liant polymère, les électrodes comprenant un tel film de revêtement sur un collecteur de courant et les supercondensateurs comprenant au moins une desdites électrodes. Ce document décrit également un procédé de préparation des films, électrodes et supercondensateurs susmentionnés.
WO2005088657A2 décrit un procédé de préparation d'électrode à base de charbon actif et de nanotubes de carbone sur un collecteur, et un supercondensateur muni de telles électrodes.
L'objet de la présente invention est d'obtenir des supercondensateurs ayant des densités énergétiques supérieures à celles fournies par les supercondensateurs de la technique antérieure. Un autre objet de la présente invention est de proposer un nouveau procédé de traitement des électrodes pour ces supercondensateurs, plus facile à mettre en œuvre, sans utilisation de solvant volatil.
Cet objet est atteint avec un procédé de fabrication d'une électrode pour un supercondensateur ionique à base liquide comprenant deux électrodes (anode, cathode) séparées par un séparateur électrolytique polymère ionique, comprenant :
- une étape de fabrication d'une pâte de carbone résultant du mélange de matériaux carbonés, de liquides ioniques et d'un liant, de manière à obtenir une matière active pour ladite électrode à température ambiante,
- une étape de formation de ladite électrode par traitement mécanique de ladite matière active.
L'étape de formation de l'électrode peut avantageusement mettre en œuvre une technique de roulage ou de malaxage et de formage de la pâte qui peut être mise en œuvre par un mélangeur, puis par une calandreuse.
La pâte de carbone peut avantageusement comprendre au moins de 10 à 30 % en poids de matière active carbonée et de 0 à 5 % en poids de liant mélangés dans 70 à 90 % en poids d'électrolyte pour 100 % en poids de pâte de carbone.
L'étape de formation de l'électrode peut mettre en œuvre une technique d'impression 3D de la pâte ou une technique d'estampage de la pâte.
Des liquides ioniques sont également utilisés pour mélanger les matériaux carbonés avec le liant. Les liquides ioniques peuvent comprendre des cations constitués d'alkylimidazolium, d'alkylpyrrolidinium, de morpholinium, de pyridinium, d'ammonium et des anions constitués de bis(trifluorométhane-sulfonyl)imide (TFSI), de bis(fluorosulfonyl)imide (FSI), de dicyanamide (DCA), de 4,5-dicyano-2-(trifluorométhyl)imidazolide (TDI), de fluorosulfonyl-(trifluorométhane-sulfonyl)imide (FTFSI).
Un supercondensateur selon l'invention peut comprendre un empilement d'une électrode cathodique, d'un séparateur électrolytique et d'une électrode anodique, lesdites électrodes cathodique et anodique étant connectées électriquement à des collecteurs de courant, dans lequel ledit séparateur électrolytique comprend un polymère ionique avec un liquide ionique et lesdites électrodes comprennent un matériau actif à base de carbone mélangé avec un électrolyte liquide ionique et un liant.
Ce séparateur électrolytique a une double fonction d'électrolyte et de séparateur. Ci-après, il est désigné électrolyte polymère ionique.
L'électrolyte polymère ionique peut être constitué d'un polymère ionique et de liquides ioniques, le rapport du liquide ionique sur le polymère ionique étant choisi de manière à obtenir un séparateur électrolytique autonome.
Le liquide ionique du séparateur électrolytique et le liquide ionique des électrodes peuvent être distincts.
Selon un autre aspect de l'invention, il est proposé un appareil de fabrication d'une électrode pour un supercondensateur ionique à base liquide comprenant deux électrodes (anode, cathode) séparées par un séparateur constitué d'un électrolyte polymère ionique, comprenant :
- des moyens de fabrication d'une pâte carbonée résultant du mélange de matériaux carbonés, de liquides ioniques et d'un liant de manière à obtenir une matière active pour ladite électrode à température ambiante,
- des moyens de formation de ladite électrode par traitement mécanique de ladite matière active.
La présente invention concerne également une combinaison d'une électrode et d'un électrolyte pour un supercondensateur à base de liquide ionique, réalisée par la mise en œuvre du procédé selon l'invention.
Le supercondensateur de l'invention peut être adapté à une forme de support spécifique, et ce support peut être flexible.
Les collecteurs de courant peuvent être imprimés ou déposés sur des dispositifs collecteurs.
Selon un autre aspect encore de l'invention, il est proposé un procédé de fabrication d'un supercondensateur à partir d'électrodes formées à partir d'une pâte carbonée résultant du mélange de matériaux carbonés, de liquides ioniques et d'un liant de manière à obtenir un matériau actif pour ladite électrode à température ambiante, et d'un séparateur électrolytique comprenant un polymère ionique avec un liquide ionique.
Le procédé de fabrication d'un supercondensateur selon l'invention peut comprendre :
- une étape pour fournir un premier collecteur de courant,
- une étape de formation sur ledit premier collecteur d'une première électrode à partir d'une première pâte carbonée résultant du mélange de matériaux carbonés, de liquides ioniques et d'un liant de manière à obtenir un matériau actif pour ladite électrode à température ambiante,
- une étape pour fournir sur ladite première électrode un séparateur électrolytique comprenant un polymère ionique avec un liquide ionique,
- une étape pour fournir un deuxième collecteur de courant,
- une étape pour former sur ledit deuxième collecteur une seconde électrode à partir d'une seconde pâte carbonée résultant du mélange de matériaux carbonés, de liquides ioniques et d'un liant, et
- une étape pour assembler lesdits deuxième collecteur et seconde électrode, ledit séparateur électrolytique, lesdits premier collecteur et première électrode.
Le pourcentage massique électrolyte/électrode peut être avantageusement compris dans la plage de 70% à 90%.
L'électrolyte polymère liquide ionique peut être constitué d'un polymère ionique et de liquides ioniques libres, non polymères.
L'électrolyte polymère liquide ionique peut alternativement être constitué d'un polymère liquide ionique ayant un polymère ionique et un liquide ionique libre fournissant des ions électrolytiques conducteurs libres dans tout l’empilement.
Ce liquide ionique libre peut être le liquide ionique qui a été utilisé pour mouiller les matériaux de la cathode (anode) pendant le traitement des électrodes.
L'électrolyte polymère liquide ionique a de préférence une épaisseur comprise entre 10 et 50 µm.
Selon un autre aspect de l'invention, il est proposé un procédé de traitement d'une électrode pour un supercondensateur à base de liquide ionique comprenant deux électrodes (anode, cathode) séparées par un séparateur constitué d'un électrolyte polymère ionique, comprenant :
- une étape d’addition dudit électrolyte (IL) audit matériau actif sec sous forme de poudre dans un rapport prédéterminé et optimisé, de manière à obtenir ledit matériau actif imprégné par ledit électrolyte liquide ionique (IL),
- une étape de traitement d'une pâte carbonée, de manière à obtenir une matière active contenant un liquide ionique pour ladite électrode.
Le procédé selon l'invention peut en outre comprendre une étape de pliage et/ou de pétrissage de l'électrolyte (IL) plusieurs fois dans la pâte, et cette étape de pliage et/ou de pétrissage peut être réalisée par un mélangeur suivi d'une calandreuse ou d'un broyeur à trois cylindres.
Elle peut également comprendre une étape d'optimisation d'une quantité d'électrolyte liquide ionique nécessaire au traitement d'une électrode, ladite étape d'optimisation comprenant une estimation d'une quantité d'électrolyte piégé dans le réseau poreux du matériau actif.
L'estimation d'une quantité d'électrolyte piégé dans le réseau poreux du matériau actif peut mettre en œuvre un test d'optimisation comprenant l'assemblage d'une cellule avec l'électrolyte (IL), le cyclage de ladite cellule, l'isolation d'une électrode et la pesée de ladite électrode.
Le test d'optimisation peut également inclure le lavage de l'électrode, puis le séchage de l'électrode avant la pesée.
L'étape de traitement de la pâte carbonée peut être réalisée pour obtenir une pâte prête à être utilisée comme matière active pour les électrodes.
Le procédé selon l'invention peut en outre comprendre une étape de production de l'électrolyte polymère ionique en assemblant ultérieurement ledit électrolyte polymère ionique avec les électrodes pour former les dispositifs, une étape de traitement de l'électrolyte polymère liquide ionique directement sur une des deux électrodes et un assemblage ultérieur avec la seconde électrode pour former le dispositif
Selon un autre aspect encore de l'invention, il est proposé un appareil de traitement d'une électrode pour un supercondensateur à base de liquide ionique comprenant deux électrodes (anode, cathode) séparées par un séparateur constitué d'un électrolyte polymère liquide ionique (IL), comprenant :
- des moyens pour ajouter ledit électrolyte (IL) audit matériau actif sec sous forme de poudre dans un rapport prédéterminé et optimisé, de manière à obtenir ledit matériau actif imprégné par ledit électrolyte liquide ionique (IL).
- peut également comprendre des moyens pour ajouter ledit liant sous forme de dispersion dans ledit électrolyte (IL) pour qu'il soit complètement exempt de solvant
- des moyens de traitement d'une pâte carbonée, de manière à obtenir une matière active contenant un liquide ionique pour ladite électrode,
Les moyens de traitement d'une pâte carbonée peuvent être avantageusement mis en œuvre en mélangeant ensemble les matières premières à température ambiante.
Avec la présente invention, le procédé commence par un mélange du matériau actif de la cathode (anode) comprenant le liant, le matériau actif et l'électrolyte (IL). Ce n'est qu'après un certain stade du travail de mélange en pâte par pétrissage et mélange, avec un réseau de liaison élastique établi que ladite cathode (anode) est formée par pliage et/ou pétrissage, ce qui peut être remplacé par un broyeur à trois rouleaux à l'échelle industrielle.
Le rapport volumique des différents électrolytes et des matériaux actifs est spécifique à chaque couple électrode/électrolyte.
L'électrolyte peut être au moins un liquide ionique ou un mélange de liquides ioniques qui sont eutectiques et/ou présentent des caractéristiques physico-chimiques améliorées par rapport à un liquide ionique pur, grâce aux formulations spécialement conçues pour des applications dans une large plage de températures (-50°C à 150°C).
DÉFINITIONS
Liquide ionique : un sel fondu à une température inférieure à 100°C.
Polymère ionique : un polymère ayant des motifs répétés de sites cationiques ou anioniques dans une chaîne polymère.
Électrolyte gélifié : électrolyte à l'état semi-solide ou semi-liquide, non dur.
Description des figures
Les figures détailleront quelques exemples de modes de réalisation de l'invention, en particulier :
Description détaillée
En référence aux figures 1 et 3, une première étape I consiste à verser à température ambiante un électrolyte d’une formulation de liquide/gel 2, d’un liant 4 et d’un matériau carboné actif 5 dans un pot 1 équipé d'une lame de malaxage mécanique 3. Cette lame 3 assure (étape II) le mélange et le malaxage des composants versés dans le pot 1, sans solvant à base de Composants Organiques Volatils (COV). Le résultat de cette étape II mise en œuvre à température ambiante est une pâte carbonée 6.
En référence aux figures 2 et 3, la pâte carbonée 6 est transformée (étape III) à température ambiante dans une calandreuse 10 comprenant trois rouleaux 7,8,9, de manière à réaliser un ruban de pâte 11 constituant (étape IV) une combinaison d'une électrode et d'un électrolyte.
Un procédé pratique de traitement des électrodes qui tient compte de l'optimisation du rapport électrolyte/électrode pour s'assurer que le dispositif est rempli de matériaux qui sont pleinement exploités en termes de surface et de volume, pour augmenter efficacement la densité énergétique du dispositif, sans volume supplémentaire / excès de matériaux qui ne contribuent pas au stockage de charge.
Le processus d'optimisation commence par la détermination de la masse de liquide ionique nécessaire pour une masse connue d'électrode. Il s'agit d'assembler une cellule avec le liquide ionique spécifique, en traitant la cellule à température élevée jusqu'à une tension élevée. L'électrode est ensuite isolée et pesée. Le lavage de l'électrode sous ultrasons avec de l'acétonitrile, le séchage de l'électrode sous vide, la pesée de l'électrode révéleront la quantité d'électrolyte piégé dans le réseau poreux du matériau actif, que l'on appelle ici le poids optimisé de l'électrolyte.
Les étapes de traitement des électrodes comprennent :
- l'introduction d'une masse optimisée d'électrolyte/carbone,
- l'introduction d'une quantité définie de liant dispersé dans l'électrolyte (IL),
- le pliage et/ou le malaxage du matériau de l'électrode avec l'électrolyte (par exemple, un mélangeur),
- la bouillie de pâte de carbonée travaillée jusqu'à obtention d'une pâte prête à être utilisée comme matériau d'électrode contenant l'électrolyte (IL),
- le séchage du matériau d'électrode imprégné d'électrolyte à température élevée sous vide.
L'électrode est alors prête à être utilisée dans un supercondensateur.
Les conditions de production nécessitent un local sec et pour l'application, une atmosphère d’argon.
Le traitement des électrodes selon l'invention pourrait être utilisé pour améliorer les densités énergétiques et la sécurité des batteries, des supercondensateurs pour l'automobile, l'aéronautique, l'espace, les outils portables, les robots.
Il pourrait également trouver des applications dans les peaux électroniques à base de gel ionique (capteurs de pression/déformation, transistors électriques à double couche, etc.), les écrans souples et les actionneurs souples, des objets portables, en appliquant le procédé selon l'invention à d'autres liquides ioniques (mais pas seulement limités aux liquides ioniques) et en utilisant d'autres matériaux d’électrode comme le graphène.
Le procédé d'électrode n'est pas limité aux seuls liquides ioniques mais peut être appliqué à d'autres électrolytes sous forme de gel/liquide non volatils tels que certains glymes, polymères en gel, monomères durcissables aux UV.
Ce procédé peut également être appliqué à l'électrochimie des batteries pour améliorer les densités de puissance et d'énergie, avec l'objectif d'atteindre Gen 1 - 30 kWh/kg, et Gen 2 - 50 kW/kg.
Les matériaux actifs comprennent des matériaux (existant sous forme pulvérulente) de transport et de conductivité ioniques 0-dimensionnels, 1-dimensionnels, bidimensionnels et tridimensionnels, tels que les carbones de type oignon (OLC), les nanotubes de carbone (NTC), les MXènes, les nitrures de bore (BN), les structures organiques métalliques (MOF), le graphène, l’oxyde de graphène réduit, le graphite et le charbon actif.
Les matériaux comprennent également leurs hybrides ou hétérostructures 2D résultant de combinaisons de matériaux de différentes catégories.
Bien sûr, l'invention ne se limite pas aux modes de réalisation qui viennent d'être décrits et de nombreux autres modes de réalisation de l'appareil de traitement des électrodes peuvent être proposés.
Claims (17)
- Procédé de fabrication d'une électrode (11) pour un supercondensateur à base de liquide ionique comprenant deux électrodes (anode, cathode) séparées par un séparateur électrolytique polymère ionique, comprenant :
- une étape de réalisation d'une pâte carbonée (6) résultant du mélange (II) de matériaux carbonés (5), de liquides ioniques (2) et d'un liant (4), de manière à obtenir un matériau actif (6) pour ladite électrode (11) à température ambiante,
- une étape (III) de formation de ladite électrode (11) par traitement mécanique dudit matériau actif (6). - Procédé selon la revendication 1, dans lequel l'étape de formation de l'électrode (III) met en œuvre une technique de roulage de la pâte.
- Procédé selon la revendication 2, dans lequel la technique de roulage de la pâte met en œuvre une machine de calandrage.
- Procédé selon l'une quelconque des revendications précédentes, dans lequel l'étape de formation d'électrode met en œuvre une technique d'impression 3D de la pâte.
- Procédé selon l’une quelconque des revendications 1 à 3, dans lequel l'étape de formation de l'électrode met en œuvre une technique d'estampage de la pâte.
- Procédé selon l'une quelconque des revendications précédentes, dans lequel l’étape de réalisation de la pâte comprend en outre comprenant en outre un mélange de matériaux carbonés (5), de liquides ioniques (2) et d'un liant (4), de manière à obtenir un matériau actif (6) pour l’électrode à température ambiante.
- Procédé selon l'une quelconque des revendications précédentes, dans lequel les liquides ioniques (IL) comprennent des cations qui sont choisis dans le groupe constitué par l’alkylimidazolium, l’alkylpyrrolidinium, le morpholinium, le pyridinium, le phosphonium, l’ammonium et des anions qui sont choisis dans le groupe constitué par le bis(trifluorométhane-sulfonyl)imide (TFSI), le bis(fluorosulfonyl)imide (FSI), le dicyanamide (DCA), le 4,5-dicyano-2-(trifluorométhyl)imidazolide (TDI), le fluorosulfonyl-(trifluorométhane-sulfonyl)imide (FTFSI).
- Procédé selon l'une quelconque des revendications précédentes, le séparateur électrolytique polymère ionique faisant fonction d’électrolyte pour le supercondensateur, dans lequel le pourcentage massique électrolyte /électrode est compris dans l'intervalle de 70% à 90%.
- Appareil pour la fabrication d'une électrode pour supercondensateur à base de liquide ionique comprenant deux électrodes (anode, cathode) séparées par un séparateur électrolytique constitué d'un polymère ionique et de liquides ioniques (IL), comprenant :
- des moyens (1) pour fabriquer une pâte carbonée (6) résultant du mélange de matériaux carbonés (5), de liquides ioniques (2) et d'un liant (4), de manière à obtenir un matériau actif (6) pour ladite électrode à température ambiante.,
- des moyens (10) pour former ladite électrode par traitement mécanique dudit matériau actif (6). - Appareil selon la revendication 9, dans lequel les moyens de formation (10) comprennent une machine de calandrage (7, 8, 9).
- Électrode réalisée en mettant en œuvre le procédé selon l'une quelconque des revendications 1 à 8, caractérisé en ce qu’elle est combinée à un électrolyte, sous la forme d’un ruban de pâte carbonée.
- Electrode combinée à un électrolyte selon la revendication 11, dans laquelle le pourcentage massique électrolyte/électrode peut être avantageusement compris dans l’intervalle de 70% à 90%.
- Supercondensateur comprenant un empilement d'une électrode cathodique selon l’une des revendications 11 ou 12, d'un séparateur électrolytique et d'une électrode anodique selon l’une des revendications 11 ou 12, lesdites électrodes cathodique et anodique étant connectées électriquement à des collecteurs de courant, dans lequel ledit séparateur électrolytique comprend un polymère ionique avec un liquide ionique (IL) et lesdites électrodes comprennent un matériau actif à base de carbone (5) mélangé avec un électrolyte à base de liquide ionique (2) et un liant (4).
- Supercondensateur selon la revendication 13, dans lequel le liquide ionique (IL) du séparateur électrolytique et le liquide ionique des électrodes sont distincts.
- Supercondensateur selon l'une quelconque des revendications 13 ou 14, dans lequel l'électrolyte polymère ionique est constitué d'un polymère ionique et de liquides ioniques (IL), le rapport du liquide ionique sur le polymère ionique étant choisi de manière à obtenir un séparateur électrolytique autonome.
- Supercondensateur selon l'une quelconque des revendications 13 à 15 précédentes, caractérisé en ce qu'il est adapté à une forme de support flexible.
- Supercondensateur selon l’une quelconque des revendications 13 à 16, dans lequel les collecteurs de courant sont des dispositifs collecteurs imprimés ou déposés.
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