'Compositions d'électrolytes, procédé de fabrication et applications électrochimiques" 'Electrolyte compositions, manufacturing process and electrochemical applications "
L'invention a pour ob et de nouvelles compositions d'électrolytes à base de polymères et de sels. Elle vise également un procède de fabrication de telles compositions ainsi que leurs applications pour l'élaboration de systèmes électrochimiques .The invention relates to new compositions of electrolytes based on polymers and salts. It is also an e proceeds of making such compositions and their applications for the development of electrochemical systems.
De nombreux systèmes electrochimiques ont dé] à ete proposés, les plus classiques correspondant aux piles et batteries pour le stockage de l'énergie.Many electrochemical systems have already been proposed, the most conventional corresponding to cells and batteries for energy storage.
On connaît, notamment par les brevets US 5 728 487 ouWe know, in particular from US Patents 5,728,487 or
US 5 598 293, des compositions d' électrolyte liquide, à base d'un mélange binaire d'éléments, possédant des propriétés hydrophiles .US 5,598,293, liquid electrolyte compositions, based on a binary mixture of elements, having hydrophilic properties.
En outre on connaît, par les brevets US 5 683 832 ouIn addition, US Patents 5,683,832 or
US 5 827 602, des procédés d'élaboration d' électrolyte liquide présentant des propriétés hydrophobes et destinés à la fabrication de cellules photovoltaïques .US 5,827,602, processes for the preparation of 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 1 ' électrolyte ou de rupture de la couche par cisaillement, rendant ainsi inopérant le système.
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; .The major drawback of these electrolyte production methods lies mainly in the fact that, because of their liquid state, their use and their use 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 one electrolyte or rupture of the layer by shear, thus rendering the system inoperative. In addition, when these electrolytes are hydrophilic, their handling must be carried out in the absence of ambient air under a controlled atmosphere and their stability over time can pose problems (in particular, the appearance of bubbles in the mixture;
Des systèmes electrocnimiques plus récents correspondent aux dispositifs électrochromes utilises comme afficheurs ou comme fenêtres a transmission modulable, mettant en oeuvre la technologie des cristaux liquides. Pour rendre le contraste persistant selon un angle d'observation donné, qui en gênerai, est assez limite, ces systèmes nécessitent une alimentation continue des cristaux liquides. Il 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 electro-chemical systems correspond to electrochromic devices used as displays or as windows with modular transmission, using liquid crystal technology. To make the contrast persistent according to a given angle of observation, which will hamper it, is quite limited, these systems require a continuous supply of liquid crystals. It follows from the operating limitations, both in terms of the persistence of the contrast after switching off the power supply, and in terms of the quality of display, 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 determined 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-a-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 of 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 also aims to provide a process for the preparation of 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 further relates to the electrochemical applications of these compositions, in particular for manufacturing devices of the cell or battery type, 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, a 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,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, playing the role of matrix or support membrane vis-à-vis the entire composition of electrolytes and ensuring mechanical strength properties giving the composition a state ranging from solid to the state of frost,
- un ou plusieurs sels fondus conducteurs ioniques, ce ou ces sels étant hydrophobe ( s ) ,one or more molten ionic conductive salts, this or these salts being hydrophobic (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.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 .According to a preferred arrangement of the invention, the polymer or polymers are chosen from polymers which are transparent in the visible field such as polyacrylates, in particular poly (methyl methacrylate) or PMMA, polycarbonates, polyurethanes or polyterephthalates.
Selon une autre disposition préférée de l'invention, avantageusement mise en oeuvre en combinaison avec la précédente, le sel ou les sels fondus hydrophobes répondent à la formule :According to another preferred arrangement of the invention, advantageously used in combination with the previous one, the hydrophobic salt or molten salts correspond to the formula:
R4 dans laquelle au moins deux des substituants R_ à R5 sont différents et représentent un radical alkyle ou alkylene en C]_ à C_2/ 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 C^ à C5, -NH2, -NHR ou
-JMP,R', ou R est tel que défini ci-dessus et R', _dentιque ou différent αe R, représente un radical alkyle en C__ a C5, les autres substituants identiques ou différents, étant choisis rarτ. -h, -OH, -M1 ou ur radical alkyle en Cj_ a C]_2, et X~ représente un contre anion. R 4 in which at least two of the substituents R_ to R5 are different and represent an alkyl or alkylene radical C ] _ to C_2 / straight or branched chain, optionally substituted by one or more groups -F, -OH, - COR, -COOR, where R represents a hydrogen atom or an alkyl radical in C ^ to C5, -NH2, -NHR or -JMP, R ', or R is as defined above and R', _dentιque or different αe R, represents an alkyl radical in C__ to C5, the other identical or different substituents, being chosen rarτ. -h, -OH, -M1 or ur Cj_ a C] _2 alkyl radical, and X ~ represents a counter anion.
Des sels tout specialεrert préfères au regard des propriétés hydrophobes recherchées repondent a la formule ci-dessus dans laquelle R]_ et R4 représentent des groupes alkyles différents en C^ a C5, R2 R3 et R5 représentent un atome d' hydrogène et X~ est un contre anion.Very special salts preferred with regard to the hydrophobic properties sought correspond to the above formula in which R] _ and R4 represent different alkyl groups in C ^ to C5, R2 R3 and R5 represent a hydrogen atom and X ~ is a counter anion.
L'invention vise en particulier l'utilisation comme sel fondu nyαrophobe du bistrifluoromethanesulfonimide (TFSI ) -l-ethyl-3 methyl-imidazolium.The invention relates in particular to the use as a nyαrophobic molten salt of bistrifluoromethanesulfonimide (TFSI) -l-ethyl-3 methyl-imidazolium.
D'autres sels appropries sont décrits par Bonhote et al dans Inorg. Che . 35, 1168-1178 (1996) .Other suitable salts are described by Bonhote et al in Inorg. Che. 35, 1168-1178 (1996).
Selon une autre disposition préférée de l'invention, utilisée avantageusement avec au moins l'une des dispositions qui précèdent, le sel ou les sels capables d'assurer les propriétés conductrices sont du type M+Y~, ou M+ est choisi parmi un cation soluble dans le ou les sels fondus, tels que Lι+, H+, Na+, K+, c'est-a-dire des cations de petite taille, et Y- est un anion soluble dans le ou les sels fondus.According to another preferred arrangement of the invention, advantageously used with at least one of the preceding arrangements, the salt or the salts capable of ensuring the conductive properties are of the M + Y ~ type , or M + is chosen from among cation soluble in the molten salt or salts, such as Lι + , H + , Na + , K + , that is to say small cations, and Y- is an anion soluble in the molten salt or salts.
Des anions préfères comprennent : Clθ ~, PFg~, AsFg~, CF3SO3-, CF3COO~, (CF3Sθ2)2N_' C3F7COO_.Prefer anions include: Clθ ~ PF ~, AsF ~, CF3SO3-, CF 3 COO-, (CF 3 Sθ2) 2 N_ 'C 3 F 7 COO _.
Un sel de ce type particulièrement avantageux au regard de ses propriétés conductrices et de solubilité dans le bistrifluoromethanesulfonimide (TFSI) -l-ethyl-3 methyl- imidazolium est constitue par Lι(TFSI).A salt of this type which is particularly advantageous with regard to its conductive properties and solubility in bistrifluoromethanesulfonimide (TFSI) -l-ethyl-3 methyl-imidazolium is constituted by Lι (TFSI).
Les compositions d'électrolytes de l' invention renferment les différents constituants évoques 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 proportions respectively established according to the envisaged 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, nyαrophobes, 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 is formed, using an organic solvent, of the said polymer (s), of the said ionic conductive, nyαrophobic salt (s) in which (or which) is (are) incorporated (s) one or more salts capable of ensuring the conductive properties.
Le solvant organique est choisi parmi ceux compatibles avec les composants mis en oeuvre. Il 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 solvent with a low boiling point to allow its rapid evaporation. Mention will in particular be made of dichloromethane.
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.The respective proportions of the various constituents are adapted as indicated above so as to obtain a mixture which can be easily spread and which presents itself according to the requirements required for a given application in a solid form, or almost solid or close to a gel state.
Les compositions d ' électrolyte de l'invention sont utilisées dans des systèmes éiectrochimiques appartenant à diverses familles .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 1 ' 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 (cf. FIG. 1) using the electrolyte 2 obtained by the implementation of the process which is the subject of the invention, this system is intended in particular for applications relating to the 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,The electrochromic device 1 is formed by the superposition of elements comprising: a first substrate 3 (or support), flexible or rigid, produced in particular from glass or from plastic material, which gives the electrochromic device its mechanical strength,
- d'une première électrode formée d'une part d'un collecteur 6 de courant élaboré a partir d'un matériau conducteur qui peut être notamment de l'oxyde d'étam dopé à l'antimoine ou au fluor, ou de l'oxyde d'mdium dopé à l'étam, 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 (V2O5) ou l'oxyde de tungstène ( O3),- a first electrode formed on the one hand by a current collector 6 made from a conductive material which can in particular be tin oxide doped with antimony or fluorine, or mdium oxide doped with tin, and on the other hand 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 mixed conductive polymer such as polyaniline (PANI) or polypyrrole or an inorganic material such as Prussian blue, vanadium oxide (V2O5) or tungsten oxide (O3),
d'une épaisseur d' électrolyte 2 formé du mélange ternaire,of a thickness of electrolyte 2 formed from the ternary mixture,
- 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'étam dopé à l'antimoine ou au fluor, ou de l'oxyde d'mdium dopé à l'étam, 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 (PANI) ou le polypyrrole ou un matériau inorganique comme le bleu de Prusse, l'oxyde de vanadium ( 2O5) ou l'oxyde de tungstène (WO3) ,- a second electrode formed on the one hand by a current collector 5 made from a conductive material which may in particular be tin oxide doped with antimony or fluorine, or medium oxide doped with tin, and on the other hand 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 (PANI) or polypyrrole or an inorganic material such as Prussian blue, vanadium oxide (2O5) or tungsten oxide (WO3),
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 j .and a second substrate 4 possibly identical to said first substrate 3, said electrochromic device being intended for variable transmission or display applications (cf. FIG. 1 j.
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
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 oe 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 ce commutation, sont des paramètres a prendre en compte pour effectuer ce choix.In the context of an electrochromic display device exclusively, the system is analogous to the previous case, with the exception of a current collector 5 or 6, which is now metallic and possibly deposited on a substrate 4 The choice of the nature of the current collectors 5 and 6 and of the coloring transmitting agents 7 and 8 is made according to the desired application. In particular, the state of coloring and discoloration, the range of voltage necessary for the reversible switching between these two states as well as the time this switching are parameters to be taken into account to make this choice.
Dans le cas d'un dispositif electrochim que conçu pour des applications spéci iquement d'afficnage (dispositifs ε ectrochromes; , requérant la visualisation d'un message avec des caractères alpha-numeriques, 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 a 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 that designed for specific display applications (ectrochromic devices;, requiring the display of a message with alpha-numeric characters, provision is made for placing 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 a current so as to allow, at this or these particular points, the transition of colors and therefore the formation of the message considered.
Selon un deuxième mode de réalisation d'un système electrochimique 1 utilisant 1 ' électrolyte 2 obtenu par la mise en oeuvre du procédé objet de l' invention, celui-ci est destiné a 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 process which is the subject of the invention, it is intended for applications relating to energy storage and more precisely designed for making batteries (see Figure 2).
La structure de ce type de dispositif électrochimique est quasiment similaire a celle précédemment décrite qui visait spécifiquement les dispositifs électrochromes à transmission variable ou a 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 ' électrolyte 2 a base du mélange ternaire, et d'autre part, des électrodes 5, 6 formées par exemple d'oxyde inorganique nanocπstallm (Snθ2>/ 'Mn.021.
De plus, les dispositifs électrochimiques fonctionnant en tant que batterie ne nécessitent pas comme les dispositifs eiectrochromes d'affichage utilisant le principe de la réflexion optique ou les dispositifs électrochromes utilisant le principe de la transmission optique, d'être élabores avec des matériaux transparents dans le domaine des longueurs o'onde du visible.The battery-forming element comprises two conductive supports 3, 4, flexible or rigid, (fabric of metallic or carbon fibers, metallic sheets enclosing, on the one hand an electrolyte layer 2 based on the ternary mixture, and on the other hand , electrodes 5, 6 formed for example of inorganic oxide nanocπstallm (Snθ2> / 'Mn.02 1 . In addition, electrochemical devices functioning as the battery does not require as eiectrochromes display devices using the principle of optical reflection or electrochromic devices using the principle of an optical transmission, to be developed with materials t ransparents in the field of visible wavelengths.
C'est pourquoi les éléments formant support ou substrat seront réalises αans 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 elements forming a support or substrate will be made of an adequate material in terms of resistance or mechanical strength and compatibility with the other components, and the same will apply to the other parts forming the electrodes.
D'autres caractéristiques et avantages de la présente invention ressortiront de la description faite ci-apres, en référence aux dessins annexés qui en illustrent un exemple de réalisation dépourvu de tout caractère limitatif. Sur les figures :Other characteristics and advantages of the present invention will emerge from the description given below, with reference to the appended drawings which illustrate an embodiment thereof devoid of any limiting character. In the figures:
- la figure 1 illustre un schéma de principe d'un dispositif electrochimique à transmission variable ou par affichage (dispositifs électrochromes) ;- Figure 1 illustrates a block diagram of an electrochemical device with variable transmission or by display (electrochromic devices);
- la figure 2 illustre un schéma de principe d'un dispositif electrochimique fonctionnant en tant que batterie.- Figure 2 illustrates a block diagram of an electrochemical device operating as a battery.
Exempl e I : Préparati on d ' un système él ectrochromeExample I: Preparation of an electrochromic system
On dépose tout d'abord sur une plaque de verre recouverte d'une couche de FTO (Fluorine doped Tin Oxide, conductivité 6ô/carré d'épaisseur 300 nm) , une couche de WO3. Ce dépôt est réalisé selon la méthode brevetée en 1994 par Donnelly corporation (US patent n° 5,277,986). On obtient ainsi par "dip-coatmg" un dépôt de O3, très homogène.First of all, a layer of WO3 is deposited on a glass plate covered with a layer of FTO (Fluorite doped Tin Oxide, conductivity 6 / square of thickness 300 nm). This deposit is made according to the method patented in 1994 by Donnelly corporation (US patent n ° 5,277,986). A very homogeneous deposit of O3 is thus obtained by "dip-coatmg".
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), HC1 (3M). La contre électrode utilisée est une électrode de platine. Le film est cycle une dizaine de fois à -300/+500mV dans HCl(lM), par rapport à une électrode de référence g/AgCl .On another substrate identical to the first, a poly (aniline) film is electrodeposited. For this, a potential of 750 mV is applied for 5 minutes in a PANI solution. (1M), HC1 (3M). The counter electrode used is a platinum electrode. The film is cycle ten times at -300 / + 500mV in HCl (1M), compared to a reference electrode g / AgCl.
Exempl e II : Prépara ti on d ' une composi ti on d ' él ectrolyteExample II: Prepara ti on of an electrolyte composi ti on
On réalise une membrane électrolytique en mélangeant 1 ml de bistrifluorométhanesulfonimide (TFSI) -l-éthyl-3 méthyl mida olium contenant 10% massique de LiTFSI avec entre 0,2 et 0,8 g de oz lj méthacrylate de metnyleï et 3 ml de dιchlororιe~ιanε . Une fois que le PPM?- est totalement dissout et après evaporation partielle du solvant CH2CI2, de manière a obtenir une solution visqueuse, ce mélange est étendu sur un support.An electrolytic membrane is produced by mixing 1 ml of bistrifluoromethanesulfonimide (TFSI) -l-ethyl-3 methyl mida olium containing 10% by mass of LiTFSI with between 0.2 and 0.8 g of oz lj metnyl methacrylate and 3 ml of dιchlororιe ~ ιanε. Once the PPM ™ - is completely dissolved and after partial evaporation of the solvent CH2Cl2, so as to obtain a viscous solution, this mixture is spread on a support.
Exempl es III à VIII : Prépara ti on de différents systèmes él ectrochromesExamples III to VIII: Prepara ti on of different electrochromic systems
- Exemple III :- Example III:
Le mélange d'au moins trois composants est étendu sur le film de WO3 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 1 ' électrolyte peuvent rendre cette étape facultative.The mixture of at least three components is spread over the film of WO3 in the discolored 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 a transparent state). The sealing of the system thus obtained is not compulsory, the adhesion properties and the mechanical strength of the electrolyte can make this step optional.
Le système est polarisé a 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.
- Exempl e IV :The system is polarized using a galvanostat potentiostat. Potential cycles varying from -1.5 V (discolored state) to 1.5 V (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. - Example IV:
La réalisation du film de WO3 ainsi que celle de 1 ' électrolyte ~, t .c'pitiques a celles décrites dans l'exemple 1 Les mêmes collecteurs de courant sont utilises.The production of the film of WO3 as well as that of the electrolyte ~, t. C'pitiques 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 FeCi3 (10~2JM) , K^FeCNg ( 10_2M) . Un courant cathodique de 40 μA/cm2 est applique pendant 5 minutes. Le film est cycle une dizaine de fois à - 400/+500mV dans KC1(0,5M), par rapport a une électrode de référence Ag/AgCl.A second film of Prussian blue (BP) is electrodeposited on the second substrate. We make a solution FeCi3 (10 ~ 2JM), K ^ FeCNg (10 _2 M). A cathode current of 40 μA / cm 2 is applied for 5 minutes. The film is cycled ten times at - 400 / + 500mV in KC1 (0.5M), compared 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.
- Exempl e V :- Example V:
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 ô/carré) .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 / 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.
- Exempl e VI :- Example VI:
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 ô/carré) .A system is produced according to the procedure described in Example III, the collectors used being ITO films deposited on glass plates (conductivity: 24 / square).
L'assemblage du système et les tests électrochimiques réalisés sont identiques a 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.The assembly of the system and the electrochemical tests carried out are identical to those described in Example II. We observe that the system has an intense, reversible and homogeneous coloration which does not undergo degradation after 10,000 cycles.
- Exempl e VII :- Example VII:
On réalise un système selon le mode opératoire décrit dans l'exemple III, les collecteurs utilisés étant des films d'ITO (conductivite : 60 ô/carré) déposés sur du poly ( terephtalate d'ethylène) (PET) . i nA system is produced according to the procedure described in Example III, the collectors used being ITO films (conductivity: 60 / square) deposited on poly (ethylene terephthalate) (PET). i n
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 15 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 15 10000 cycles.
- Exempl e VIII :- Example VIII:
On monte un système selon le mode opératoire décrit dans 0 l'exemple I. Le film de W03 est réalise sur un film d'ITO déposé sur du PET.A system is mounted according to the procedure described in 0 Example I. The film of W0 3 is produced on an ITO film deposited on PET.
Le film de PANI est réalise sur une couche d'or déposée par évaporation sur du PET. 5The PANI film is produced on a layer of gold deposited by evaporation on PET. 5
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 0 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 coloring which does not undergo degradation after 0 10000 cycles.
Exempl es IX et X : Prépara tion d ' un système él ectrochimique de
Examples IX and X: Preparation of an electrochemical system for
5 - Exempl e IX :5 - Example IX:
Les exemples décrits précédemment mettent en oeuvre des matériaux d'électrode déposés en couches minces (environ
300nm; . Le but étant d'avoir une différence αe coloratior très marquée entre les deux états (système charge ou non) Ces systèmes peuvent également être utilises en tant que batteries rechargeables au lithium de type "rock g-chair" Pour accroître d capacité énergétique de ces batteries, ±i est nécessaire de déposer sur chaque électrode environ dix fois plus de matériau actif en utilisant les procédures de dépôt décrites précédemment .The examples described above use electrode materials deposited in thin layers (approximately 300nm; . The aim being to have a very marked color difference between the two states (system charged or not) These systems can also be used as rechargeable lithium batteries of the "rock g-chair" type To increase the energy capacity of these batteries, ± i is necessary to deposit on each electrode approximately ten times more active material using the deposition procedures described above.
La réalisation de 1 ' électrolyte ainsi que la mise en forme du système sont similaires a celles présentées précédemment.The realization of one electrolyte as well as the shaping of the system are similar to those presented previously.
Ces batteries cyclent très reversiblement (plus de 10000 cycles) avec une capacité de l'ordre de 10 mAh/g.These batteries cycle very reversibly (over 10,000 cycles) with a capacity of the order of 10 mAh / g.
Exempl e X :Example X:
Les électrodes de la batterie "rock g-chair" peuvent également être réalisées a partir de poudres en utilisant un pourcentage massique de 60. (W03, PANI ou BP) , 10c de graphite et 10% de PMMA. On complète en ajoutant 20° de sel de lithium hydrophobe liquide. Ces matériaux peuvent être epandus sur des collecteurs de courant flexibles en inox par exemple.The electrodes of the "rock g-chair" battery can also be produced from powders using a mass percentage of 60. (W0 3 , PANI or BP), 10c of graphite and 10% of PMMA. It is completed by adding 20 ° of hydrophobic liquid lithium salt. These materials can be spread on flexible stainless steel current collectors for example.
La réalisation de 1 ' électrolyte ainsi que la mise en forme du système sont similaires a celles présentées précédemment.The realization of one electrolyte as well as the shaping of the system are similar to those presented previously.
Ces batteries cyclent très reversiblement (plus de 10000 cycles) avec une capacité de l'ordre de lOmAh/g.These batteries cycle very reversibly (more than 10,000 cycles) with a capacity of the order of lOmAh / g.
L'invention telle que précédemment écrite offre de multiples avantages car le procède de fabrication permet totalement de s'affranchir de la contrainte liée a la présence d' umidité, ce ux permet d'envisager des fabrications de multiples dispositifs (systèmes electrochromes, systèmes electrochimiques de type batteries) dans des enceintes sans présence d'atmosphère contrôlée. De plus, les dispositifs electrochromes possèdent un
effet mémoire dans le temps et leur lecture est aisée, quel que soit l'angle d'orientation.The invention as previously written offers multiple advantages because the manufacturing process completely overcomes the constraint related to the presence of moisture, this allows to consider manufacturing of multiple devices (electrochromic systems, electrochemical systems batteries) in enclosures without the presence of a controlled atmosphere. In addition, 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 représentes ci- dessus, mais qu'elle en englobe toutes les variantes.
It remains to be understood that the present invention is not limited to the exemplary embodiments described and shown above, but that it encompasses all variants thereof.