Academic literature on the topic 'Oxyhydroxydes de cobalt'

Les hydroxydes et oxyhydroxydes de nickel sont les materiaux actifs des electrodes positives des generateurs alcalins ni/cd, ni/zn, ni/fe et ni/h#2. Une etude systematique des conditions de preparation de ces materiaux a ete realisee par chimie douce a partir des oxydes lamellaires de formules naco#xni#1#-#xo#2. La modulation des conditions experimentales permet d'obtenir des materiaux anhydres, hydrates par une ou deux couches de molecules d'eau ou meme interstratifies. Ces differents materiaux ont ete caracterises par plusieurs techniques d'analyses physico-chimiques: spectroscopies uv-visible et infra rouge, proprietes magnetiques et electriques. L'etude electrochimique realisee selon les conditions preconisees par les fabricants d'accumulateurs a montre qu'un taux de substitution du cobalt au nickel de 20% conduisait a un accroissement de la capacite de l'ordre de 25% par rapport aux electrodes classiques non cobaltees. L'evolution des proprietes electrochimiques a ete discutee sur le plan fondamental

L'objectif de cette thèse était d'établir une meilleure compréhension du comportement électrochimique de l'électrode à hydroxyde de nickel lors de la décharge, et de mieux cerner les mécanismes d'autodécharge afin de les limiter en vue d'application dans les piles Ni/Zn, parues récemment sur le marché. Les mécanismes de décharge de l'électrode de nickel, et notamment le phénomène du second plateau, ont été étudiés par diffraction de neutrons in situ qui permet de suivre simultanément les modifications structurales et le comportement électrochimique des phases. Une origine chimique au second plateau a ainsi pu être exclue définitivement, l'existence de celui-ci n'étant pas spécifique à une phase identifiée. L'étude plus appliquée portant sur l'autodécharge des oxyhydroxydes de nickel de type gIII en milieu alcalin a été développée selon deux axes de recherche principaux: l'étude du mécanisme à proprement dit, et le développement de solutions visant à minimiser ce phénomène

La tres faible conductivite electronique de l' hydroxyde de nickel utilise a l' electrode positive de l' accumulateur nickel - cadmium rend necessaire l' ajout d' un conducteur electronique. Actuellement, les fabricants d' accumulateurs ont recours a l' addition de phases cobaltees pour ameliorer les performances de l' electrode de nickel. Ce travail est donc consacre a l' etude des differentes especes chimiques et des mecanismes impliques lors de l' utilisation d' un oxyde de cobalt du type CoO comme conducteur electronique ajoute a l' electrode positive d' une batterie nickel-cadmium. La premiere partie est relative a la caracterisation physico-chimique des phases responsables de la conduction electronique au sein de l' electrode de nickel (oxyhydroxydes de cobalt) : etude structurale par la methode de Rietveld, determination de la formulation chimique et analyse des proprietes de conduction electronique. Une etude electrochimique de ces materiaux a egalement ete effectuee a l' aide des techniques de cyclages voltamperotrique et galvanostatique. La seconde partie est relative a l' etude des mecanismes reactionnels conduisant du monoxyde de cobalt a l' oxyhydroxyde de cobalt.

Face à l’accroissement toujours plus rapide de la population mondiale et afin de se passer de l’utilisation des ressources fossiles, il est nécessaire de réformer structurellement les modes de production et de consommation de l’énergie en développant des solutions basées sur les énergies renouvelables. Face au caractère erratique de ces dernières, il est indispensable de développer des systèmes permettant le stockage réversible de l’énergie. Capables de concilier puissance et énergie, les supercondensateurs présentent des caractéristiques intermédiaires entre les condensateurs diélectriques et les batteries. L’assemblage d’une électrode négative carbonée purement capacitive avec une électrode positive pseudocapacitive (à base de MnO2 ou d’oxyhydroxyde de cobalt par exemple), capable de mettre en jeu des réactions rédox de surface, semble être une approche prometteuse pour améliorer les performances. Dans ce travail de thèse, une étude systématique sur différents (oxy)hydroxydes de cobalt (β(III)-HxCoO2, ϒ-HxNawKy(H2O)zCoO2 et Na0,6CoO2) a été menée pour tenter d’établir un lien entre la structure, la composition, les propriétés électroniques et les performances électrochimiques obtenues, que ce soit dans des électrolytes neutres ou alcalins. La phase ϒ présentant les meilleures propriétés de conduction électronique (σ ≈ 3 S/cm), diffusionnelles et électrochimiques (200 F/g dans KOH 5M) a ensuite été intégrée en tant qu’électrode positive dans un dispositif complet. Par ailleurs, afin de rassembler de manière synergique dans un même matériau lamellaire, les propriétés pseudo-capacitives des phases à base de manganèse, les bonnes propriétés de conduction électronique associé au Co4+ ainsi que les propriétés capacitives associées au nickel, il a été développé des phases de type asbolane présentant une alternance régulière de feuillets contenant ces trois métaux de transition. Dans des électrolytes alcalins, des capacités de plus de 150 F/g ont été obtenues après 3000 cycles de charge/décharge galvanostatique à 1 A/g. Ceci représente des performances 7,5 fois plus élevées que la birnessite (MnO2) ayant servi de précurseur lors de la synthèse de ces matériaux<br>Faced with the ever faster growth of the world’s population and in order to avoid the utilization of fossil resources, it is necessary to structurally reform the production modes and consumption of energy by developing solutions based on renewable energies. Due to the erratic nature of the latter, it is essential to develop systems allowing reversible energy storage. Able to conciliate power and energy, supercapacitors have intermediate performances between dielectric capacitors and batteries. The assembly of a purely capacitive carbon negative electrode with a pseudocapacitive positive electrode (based on MnO2 or cobalt oxyhydroxide, for example), which is able to make surface redox reactions, seems to be a promising approach to improve performance. In this phD work, a systematic study on different cobalt (oxy)hydroxides (β(III)-HxCoO2, ϒ-HxNawKy(H2O)zCoO2 and Na0,6CoO2) was conducted to try to establish a link between the structure, the composition, the electronic properties and the electrochemical performances obtained in both neutral and alkaline electrolytes. The Υ phase exhibiting the best electronic conduction properties (σ ≈ 3 S/cm), diffusional and electrochemical ones (200 F/g in 5M KOH) was then integrated as a positive electrode in a complete device. Moreover, in order to synergistically gathering in the same lamellar material, the pseudo-capacitive properties of manganese-based phases, the good electronic conduction properties associated with Co4+, as well as the capacitive properties associated to nickel, asbolane-type phases with regular alternation of layers containing these three transition metals have been developed. In alkaline electrolytes, capacities of more than 150 F/g were obtained after 3,000 galvanostatic charge/discharge cycles at 1 A/g. This represents a performance 7.5 times higher than birnessite (MnO2), which was used as a precursor during the synthesis of these materials

Ce travail est consacre à la synthèse et à la caractérisation de nouveaux hydroxydes de nickel substitues au cobalt et à l'aluminium. La présence de 25% d'ions trivalents permet d'assurer la cohésion de la structure de type alpha, ainsi que la stabilité chimique de ces matériaux en milieu alcalin concentre. L'étude électrochimique montre que le couple alpha/gamma est parfaitement stabilise lorsque le taux d'aluminium est supérieur a 15%. En revanche, pour des taux inférieurs, il se produit une évolution progressive du couple alpha/gamma vers le couple bêta (II)/bêta (III), accompagnée d'une baisse de la capacité. Ce phénomène est du à une ségrégation des ions cobalt qui mené a une démixtion de la phase alpha initiale en un mélange d'hydroxyde de nickel et d'oxymydroxyde de cobalt de type bêta. Le système des oxyhydroxydes de cobalt a été étudié. Deux phases notées bêta (III) et gamma ont été préparées par chimie douce. Leurs structures ainsi que leurs propriétés électriques ont été clairement mises en évidence. Enfin, leur utilisation comme conducteur électronique post-rapporte a l'hydroxyde de nickel a conduit a des performances électrochimiques prometteuses sur le plan applique.

La technologie mousse utilisée actuellement pour la conception des électrodes positives des batteries Ni-MH, nécessite l'emploi d'un additif conducteur au cobalt en raison de la mauvaise conductivité électronique de la matière active Ni(OH)₂. La recherche de nouveaux composés au cobalt constitue un point clé en vue du développement de ces batteries vers des applications de forte puissance. Dans ce contexte, deux additifs conducteurs potentiels ont été étudiés au cours de ces travaux de thèse.<br />La première partie de l'étude a été focalisée sur des phases spinelle H_xLi_yCo_3-δO₄ conductrices, synthétisées par oxydation électrochimique de l'oxyde CoO. Une forte influence du traitement thermique du matériau sur sa conductivité électronique a été mise en évidence. Des analyses par diffraction des rayons X in situ, ATG-SM, RMN et des mesures de conductivités électroniques ont permis de mettre en évidence une redistribution cationique au sein de la structure spinelle, conduisant à une augmentation du rapport atomique Co⁴⁺/Co³⁺ dans le réseau octaédrique [Co₂O₄], sans variation du degré d'oxydation moyen du cobalt. Il s'ensuit une augmentation de la conductivité électronique du matériau de trois ordres de grandeur. Le second axe de la thèse concerne l'étude du comportement électrochimique de l'additif Na_0.6CoO₂. Les réactions d'échange/insertion des ions alcalins mises en jeu au cours des processus d'oxydation et de réduction de la phase initiale ont été étudiées en détail et un mécanisme a pu être proposé. L'oxyhydroxyde de cobalt hydraté γ, formé par oxydation de Na_0.6CoO₂ au cours du cyclage, s'est avéré présenter de très bonnes performances lors des tests en batteries. La formation d'une phase interstratifiée intermédiaire, qui possède une cinétique de réduction lente, permet de conserver la stabilité de l'additif à bas potentiel et par conséquent, l'intégrité du réseau conducteur.