SOLID STATE BATTERIES WITH CONDUCTING POLYMERS

Résumé
Les polymères conducteurs comme (CH)_x sont très intéressants comme matériaux d'électrodes dans des cellules électrochimiques. Nous avons combiné de telles électrodes avec des électrolytes solides pour fabriquer des piles "tout solide". Les premiers prototypes utilisant une anode d'argent et un électrolyte solide à conduction Ag⁺ fonctionnent de façon satisfaisante depuis deux ans. Les performances ont été testées sur de nombreuses cellules pour étudier les propriétés électriques ainsi que les paramètres thermodynamiques. Un grand nombre de cycles charge-décharge ont été enregistrés à diverses valeurs de courant maintenu constant. Ceci a permis de déterminer les propriétés essentielles : tension, courant, densité de courant, fiabilité, rendement faradique, rendement énergétique, etc. Les performances ont été également étudiées en fonction de la température, permettant d'obtenir l'enthalpie et l'entropie de la réaction électrochimique. La cinétique de la décharge a été soigneusement mesurée et comparée aux données de diffusion récemment obtenues dans notre laboratoire à l'aide d'isotopes radioactifs. Ceci a donné une explication claire du mécanisme de transport atomique dans le polymère.

Abstract
The conducting polymers like (CH)_x are very interesting materials for electrodes in electrochemical cells. We have combined such electrodes with solid electrolytes to build "all solid-state" batteries. The first prototypes using a silver anode and a silver conducting electrolyte have been working satisfactorily since two years. The performances have been tested with many batteries to study the electrical properties as well as the thermodynamical parameters. A number of cycles of charge-discharge have been recorded at various values of the current kept constant. This has allowed to determine the essential properties : voltage, current, current density, reliability, Faradaic and energetic efficiency ... The performances have also been investigated as a function of temperature, allowing to derive the enthalpy and the entropy of the electrochemical reaction. The kinetics of the discharge has been thorough-fully measured and compared to the mass transport data recently obtained in our laboratory by using radiotracers. This has given a clear explanation of the mechanism of mass transport inside the polymer.