Figure II.1 – Schéma de principe du système de mesure calorimétrique et thermo-électrochimique 53 Figure II.2 – Représentation schématique des branchements des thermocouples 54 Figure II.3 – Principe d’extraction de la puissance thermique libérée par une cellule électrochimique en
cours de fonctionnement 55
Figure II.4 – Dispositif expérimental 58
Figure II.5 – Photographie d’un fluxmètre 58
Figure II.6 – Représentation schématique du calorimètre électrochimique 59
Figure II.7 – Vue en coupe schématique d’un fluxmètre 62
Figure II.8 – Vue en coupe schématique d’une cellule de supercondensateur 63 Figure II.9 – Photographies des collecteurs et des éléments d’une cellule de test 64
Figure II.10 – Vue éclatée de la modélisation 66
Figure II.11 – Conditions thermiques aux frontières utilisées dans la modélisation 66 Figure II.12 – Modélisation du calorimètre par éléments finis 67 Figure II.13 – Réponse en température de la cellule résistive à un échelon de puissance 70 Figure II.14 – Température de réponse indicielle de puissance pour un milieu semi-infini 72 Figure II.15 – Réponse à un créneau de 10 mW pour un milieu semi-infini 72 Figure II.16 – Influence de la fréquence d’acquisition sur la déconvolution 73 Figure II.17 – Influence du bruit de mesure sur la déconvolution 73 Figure II.18 – Déconvolution d’un signal de puissance créneau 74 Figure II.19 – Déconvolution d’un signal de puissance pseudo-triangulaire 74 Figure II.20 – Préparation des électrodes : a) Pâte d’électrode visqueuse brute et b) électrode finale et
deux collecteurs 75
Figure II.21 – Dispositif d’imprégnation : a) Schéma de principe et b) photographie 77 Figure II.22 – Impact de l’imprégnation sur une électrode à base de a) MnO2 HSSA et b) Norit S50 78
Figure II.23 – Évolution de résistance de la résistance électrique de la cellule en fonction de la pression
de contact 80
CHAPITRE III
Figure III.1 – Voltammétrie cyclique de l’électrode composite négative (carbone activé) entre -1,1 V et
0 V dans K2SO4 0,5 M 84
Figure III.2 – Voltammétrie cyclique de l’électrode composite positive (cryptomélane) entre 0 V et
0,9 V dans K2SO4 0,5 M 85
Figure III.3 – Voltammétrie cyclique d'une cellule carbone-MnO2 dans K2SO4 0,5 M 85
Figure III.5 – Évolution de la tension de la C-MnO2 lors de cyclages galvanostatiques à 12,5 mA/cm²,
25 mA/cm², 50 mA/cm² et 75 mA/cm² entre 0 V et 2 V et à une température de 20 °C
(K2SO4 0,5 M) 87
Figure III.6 – Cyclages galvanostatiques d’une cellule C-MnO2 entre 0 et 2 V et à plusieurs
températures 88
Figure III.7 – Évolution de l’ESR de la cellule C-MnO2 avec la température 89
Figure III.8 – Fréquences des cyclages galvanostatiques de la cellule C-MnO2 en fonction de la densité
de courant et pour plusieurs plages de tension (20 °C) 90 Figure III.9 – Fréquences des cyclages galvanostatiques de la cellule C-MnO2 en fonction du
maximum des plages de tension et pour plusieurs densités de courant (20 °C) 91 Figure III.10 – Fréquences des cyclages galvanostatiques de la cellule C-MnO2 entre 0 V et 2 V en
fonction de la densité de courant et pour différentes températures 91 Figure III.11 – Capacité apparente de la cellule mesurée à 20 °C pour différentes densités de courants
et plages de tension 93
Figure III.12 – Capacité apparente de la cellule C-MnO2 sous 2 V de tension en fonction de la densité
de courant et de la température 93
Figure III.13 – Évolution de la température d’une cellule pour différents cyclages galvanostatiques à
20 °C 94
Figure III.14 – Détails de la température et la puissance mesurées sur C-MnO2 à 20 °C et 25 mA/cm²
pour une tension de 2V 96
Figure III.15 – Puissance moyenne générée par la cellule C-MnO2 à 20 °C en fonction de a) la densité
de courant et pour plusieurs plages de tension, b) la plage de tension et pour plusieurs
densités de courant 98
Figure III.16 – Puissance calorifique générée des électrodes à 20 °C en fonction de a) la densité de courant et pour plusieurs plages de tension, b) la plage de tension et pour plusieurs
densités de courant 101
Figure III.17 – Résistance calorimétrique moyenne des électrodes pour différentes densités de courant
et plages de tension 102
Figure III.18 – Fréquences des cycles galvanostatiques pour différentes plages de tension et densités de
courant 103
Figure III.19 – a) Puissance calorifique et b) Résistance calorifique de la cellule C-MnO2 mesurée
entre 0 V et 2 V en fonction de la température et de la densité de courant 104 Figure III.20 – Rendements globaux de la cellule pour différentes plages de tension et densités de
courant 106
Figure III.21 – Rendement de la cellule C-MnO2 sous 2 V de tension en fonction de la densité de
courant pour plusieurs températures 106
Figure III.22 – Puissance calorifique moyenne des électrodes C-MnO2 et C-C sous 1 V de tension en
fonction de la densité de courant et des températures 107 Figure III.23 – Résistance calorimétrique moyenne des électrodes C-MnO2 et C-C sous 1 V de tension
Figure III.24 – Rendement des cellules C-MnO2 et C-C sous 1 V de tension en fonction de la densité
de courant 108
Figure III.25 – Opérations sur les puissances utilisées pour obtenir les puissances des électrodes de
carbone et de MnO2 séparément 110
Figure III.26 – Puissances des électrodes de MnO2 et de carbone entre 0 V et 1 V sur une charge-
décharge à 25 mA/cm² et 20 °C 111
Figure III.27 – Puissances réversibles des électrodes de MnO2 et de carbone à 20 °C et entre 0 V et
1 V sur une charge-décharge à a) 12,5 mA/cm² b) 25 mA/cm² et c) 50 mA/cm² 114 Figure III.28 – Puissance pour les électrodes de MnO2 et de carbone en fonction de la densité de
courant 115
Figure III.29 – Modélisation de l’épaisseur de l’électrode pour le modèle TLM 116 Figure III.30 – Détails de la cellule élémentaire utilisée pour la modélisation 117 Figure III.31 – Tension au cours du temps sur un cycle de charge-décharge entre 0 V et 1 V et à
25 mA/cm² pour la cellule C-MnO2 à 20 °C 121
Figure III.32 – Conductivité de l’électrolyte en fonction de la température pour 25 mA/cm² d’après le
modèle TLM pour tension maximale de 1 V 122
Figure III.33 – Comparaison des puissances dissipées par les électrodes en fonction de la température
pour C-MnO2 entre 0 V et 1 V à 25 mA/cm² 124