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Understanding ageing mechanisms of porous carbons in non-aqueous electrolytes for supercapacitors applications

Authors :
Camelia Matei Ghimbeu
Yinghui Liu
Benoît Soucaze-Guillous
Bénédicte Réty
Patrice Simon
Pierre-Louis Taberna
Centre interuniversitaire de recherche et d'ingenierie des matériaux (CIRIMAT)
Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS)-Université Toulouse III - Paul Sabatier (UT3)
Université Fédérale Toulouse Midi-Pyrénées-Université Fédérale Toulouse Midi-Pyrénées-Institut National Polytechnique (Toulouse) (Toulouse INP)
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Réseau sur le stockage électrochimique de l'énergie (RS2E)
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Université Grenoble Alpes (UGA)-Université Grenoble Alpes (UGA)-Institut National Polytechnique (Toulouse) (Toulouse INP)
Université Fédérale Toulouse Midi-Pyrénées-Université Fédérale Toulouse Midi-Pyrénées-Ecole Nationale Supérieure de Chimie de Montpellier (ENSCM)
Institut de Science des Matériaux de Mulhouse (IS2M)
Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS)-Matériaux et nanosciences d'Alsace (FMNGE)
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Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS)-Université de Strasbourg (UNISTRA)-Université de Haute-Alsace (UHA) Mulhouse - Colmar (Université de Haute-Alsace (UHA))-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS)-Université de Strasbourg (UNISTRA)
Technocentre Renault [Guyancourt]
RENAULT
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Université Grenoble Alpes (UGA)-Université Grenoble Alpes (UGA)
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univOAK, Archive ouverte
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Université de Toulouse (UT)
Université de Toulouse (UT)-Université de Toulouse (UT)-Institut polytechnique de Grenoble - Grenoble Institute of Technology (Grenoble INP )
Source :
Journal of Power Sources, Journal of Power Sources, Elsevier, 2019, 434, pp.226734. ⟨10.1016/j.jpowsour.2019.226734⟩, Journal of Power Sources, 2019, 434, pp.226734. ⟨10.1016/j.jpowsour.2019.226734⟩
Publication Year :
2019
Publisher :
HAL CCSD, 2019.

Abstract

International audience; Two activated porous carbon powders with different surface functional groups content have been electrochemically polarized in tetraethylammonium tetrafluoborate (Et4NBF4) in acetonitrile electrolyte to study their ageing mechanism as supercapacitor electrodes. Temperature-programmed desorption coupled with mass spectrometry technique (TPD-MS) is used to track the change of carbon surface chemistry – surface functional groups and/or adsorption of degradation products occurring upon polarizations. A potentiostatic study of the carbons in a two-compartment cell unveil the catalytic role of water in the ageing mechanism. Combining these results with our previous work, we propose different scenarios to depict the ageing mechanisms of the two carbons. For carbon A, hydrolysis of BF4− at the positive electrode leads to carbon oxidation together with soluble poly-acetonitrile oligomer occurred from reaction between BF4• radicals and acetonitrile. Ageing mechanism is also assumed to set off with the hydrolysis of BF4− for carbon B; but, in here the formed oligomers react with acid functional groups present at the carbon surface to form a protective, passive-like layer at both positive and negative electrodes which hampers a further electrode ageing.

Details

Language :
English
ISSN :
03787753 and 18732755
Database :
OpenAIRE
Journal :
Journal of Power Sources, Journal of Power Sources, Elsevier, 2019, 434, pp.226734. ⟨10.1016/j.jpowsour.2019.226734⟩, Journal of Power Sources, 2019, 434, pp.226734. ⟨10.1016/j.jpowsour.2019.226734⟩
Accession number :
edsair.doi.dedup.....8384415041a4bc16a9670fc0d60f2d66
Full Text :
https://doi.org/10.1016/j.jpowsour.2019.226734⟩