PolyHIPES as a swiss-army-knife : development of functional and highly porous materials towards energy and sensing driven applications

Les supercondensateurs sont des dispositifs de stockage de l'énergie à forte densité de puissance mais caractérisé par des densités d'énergie modérée. Aujourd'hui, la recherche s'oriente vers le développement de nouveaux dispositifs hybrides afin d'en améliorer les densités d'énergie. Cela passe notamment vers la synthèse de nouveaux matériaux d'électrodes dits hybrides, c'est-à-dire combinant plusieurs types de matériaux : des matériaux essentiellement carbonés déployant de larges surfaces spécifiques et permettant le stockage d'un grand nombre de charges de manière électrostatique (matériaux type EDLC), et des matériaux pseudocapacitifs faisant intervenir des réactions d'oxydoréduction. La première partie des ces travaux de thèse portait donc sur la synthèse et le développement d'un nouveau type de matériau EDLC : le CarboHIPE. Après optimisation de la synthèse du matériau et caractérisations de ses propriétés physico-chimiques, le CarboHIPE développé au cours de cette thèse avait une capacitance spécifique de 80 F.g-1 et une capacitance volumique de 50 F.cm-3 en milieu acide. La deuxième partie de cette thèse portait sur l'exploitation du CarboHIPE comme matrice autosupportée pouvant être fonctionnalisée par des matériaux pseudocapacitifs. Au cours de ces travaux, trois matériaux ont été étudiés : le MnO2, le PEDOT et la PANI. Ainsi, de nouveaux matériaux composites aux propriétés de stockage de l'énergie améliorées ont été proposée : MnO2@CarboHIPE (jusqu'à 145 F.g-1 & 110 F.cm-3), PEDOT@CarboHIPE (jusqu'à 113 F.g-1 & 84 F.cm-3) et PANI@CarboHIPE (jusqu'à 107 F.g-1 and 99 F.cm-3). Ces travaux de recherche ont donc permis de démontrer le potentiel du CarboHIPE comme matériau d'électrode autosupporté et fonctionalisable pour supercondensateur.