Etude des performances de nouveaux matériaux d'électrolyte solide pour générateurs électrochimiques
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Date
2015-01-12
Authors
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Publisher
Université de M'sila
Abstract
Ce travail vise l'étude des performances d'un électrolyte solide conducteur protonique à base
de PVA. La conductivité électrique de cet électrolyte a été améliorée par l'augmentation de la
concentration en porteurs de charges mobiles (H+) sous HR contrôlée. Ceci est effectué par
l'association au PVA des acides minéraux tel que PWA et/ou H3PO4. Le complexe de composition
optimale PVA-PWA(40 wt.%)-H3PO4(40 wt.%) présente une conductivité protonique très élevée (1,8
10-2 S cm-1 à HR = 100%) ainsi, son application en tant qu'électrolyte permet d'avoir des générateurs
électrochimiques de performances remarquables (70 Ah kg-1 et 120 Wh kg-1). Cependant, la quantité
importante d'acide associé au PVA engendre une corrosion de l'électrode négative. Afin de surmonter
ce problème, un complexe contenant un plastifiant (EG) et une faible quantité d'acide (PVA-EG(45
wt.%)-H3PO4(5 wt.%)) a été étudié. Ce dernier complexe a montré des propriétés mécaniques et
électriques (5,2 10-3 S cm-1 à HR = 100%) adéquates à son utilisation dans les générateurs "toutsolide".
Ces cellules Zn/MnO2 sont caractérisées par une capacité de 200 Ah kg-1 et une énergie
spécifique de 286 Wh kg-1.
Description
This work aims to study the performances of solid state protonic electrolyte PVA-based. The
ionic conductivity of this electrolyte has been improved by the increase of the concentration of mobile
charge carriers (H+) at controlled RH. This can be realised by the association to the PVA mineral acids
such as PWA and/or H3PO4. The complex of optimal composition PVA-PWA(40 wt.%)-H3PO4(40
wt.%) presents a very high protonic conductivity (1.8 10-2 S cm-1 at RH = 100%) so their application
as electrolyte allows for all solid state cells with best performances (70 Ah kg-1 et 120 Wh kg-1).
However, the important quantity of acid associated to PVA generates a corrosion of the negative
electrode. In order to surmount this problem, a complex containing a plasticizer (EG) and a small
amount of acid (PVA-EG(45 wt.%)-H3PO4(5 wt.%)), has been studied. The latter complex showed
mechanicals and electrical properties (5.2 10-3 S cm-1 to RH = 100%) appropriate to its use in "allsolid"
cells. These cells Zn/MnO2 are characterized by a capacity of 200 Ah kg-1 and a specific energy
of 286 Wh kg-1.
Keywords
Solid electrolyte, PVA, phosphotungstic acid, plasticizer, protonic conductivity, impedance spectroscopy.