WOW !! MUCH LOVE ! SO WORLD PEACE !
Fond bitcoin pour l'amélioration du site: 1memzGeKS7CB3ECNkzSn2qHwxU6NZoJ8o
  Dogecoin (tips/pourboires): DCLoo9Dd4qECqpMLurdgGnaoqbftj16Nvp


Home | Publier un mémoire | Une page au hasard

 > 

Etude et modelisation des supercondensateurs


par Yasser Diab
Damas - Doctorat 2009
  

précédent sommaire suivant

6. Conclusions générales et

perspectives

6. Conclusions générales et perspectives

Plusieurs méthodes de caractérisation sont utilisées pour évaluer les performances des supercondensateurs dans les plages de température et de tension d'utilisation. Ces méthodes de caractérisation des supercondensateurs sont des cycles de charge/décharge à courant constant (tension constante ou puissance constante), la spectroscopie d'impédance, la voltampérométrique.

Ces différentes méthodes donnent des résultats largement différents sur l'identification de l' ESR et légèrement différents sur l'évaluation de la capacité. Les mesures par méthodes temporelles donnent une capacité totale du supercondensateur qui se repartie entre celle de la double couche et une pseudo-capacité dûe à des processus électrochimiques lents. La pseudocapacité et la nature complexe du supercondensateur ont pour effet de rendre les résultats des techniques de caractérisation différents. La technique de spectroscopie d'impédance permet elle, de déterminer avec précision la dépendance en tension de la capacité de la double couche du supercondensateur Cdl et de la résistance EDR du supercondensateur.

Les méthodes temporelles ont permis de déterminer le rendement coulombien et sa variation en fonction des différentes conditions. Il est remarqué que sa valeur diminue avec la diminution du courant de charge/décharge notamment aux températures élevées à cause de l'influence de la pseudo-capacité.

L'ensemble du travail effectué a permis d'établir des comparaisons entre les différents supercondensateurs de différentes technologies.

Les différents comportements des supercondensateurs sont modélisés par plusieurs modèles présentant tous certains avantages et inconvénients : le modèle classique RC est très simplifié mais aussi très imprécis ; et le modèle à deux branches est simple et relativement facile à identifier, mais sa précision dépend du profil du courant d'application ; le modèle avec pores non-homogènes représente bien le comportement dynamique des composants mais est assez complexe. Cependant, le supercondensateur est un dispositif complexe, il peut être intéressant de combiner les différents modèles afin d'obtenir un modèle général décrivant avec beaucoup de précision les différents phénomènes. Par exemple le modèle avec pores non-homogènes peut être complété avec les branches lentes du modèle à deux branches et le modèle de l'autodécharge.

S achant que l'autodécharge est un indicateur important pour quantifier les performances du supercondensateur. Nous avons étudié en détail celle-ci. Une méthodologie de mesure a été étudiée et adaptée pour mesurer celle-ci. Cette dernière a été représentée par plusieurs modèles. Un circuit électrique équivalent série a été proposé. Le calcul des ses éléments a été fait par la mesure de la décroissance de la tension aux bornes du supercondensateur, mais ses éléments ne représentent pas tout à fait les comportements physiques de l'autodécharge. Pour cela, un nouveau modèle d'autodécharge représentant mieux les mécanismes physiques engendrant celle-ci, a été proposé. Dans celui-ci, l'autodécharge est modélisée par une résistance en parallèle avec la capacité totale du supercondensateur pour le courant de fuite intrinsèque à celle-ci et une capacité série avec une résistance pour les réactions d'oxydoréduction. Ce modèle donne des résultats intéressants, notamment, il a permis de quantifier, pour la première fois, une capacité des réactions d'oxydoréduction dûe aux impuretés. Cependant, les processus d'autodécharge dépendent du type et de la quantité d'impuretés, ce qui rend la précision du modèle proposé tributaire de ces facteurs.

Nous avons constaté que les deux mécanismes d'autodécharge varient fortement en fonction de la température ambiante et de la tension initiale. Ainsi, l'énergie stockée dans le supercondensateur est dissipée lentement à température et tension faibles et rapidement à température et tension élevées.

Ces phénomènes lents tels que la redistribution de charges et l'autodécharge ne peuvent pas être caractérisés d'une manière fiable par sp ectroscopie d'impédance. Par conséquent, la mesure de la décroissance de la tension en circuit ouvert reste la méthode la plus précise pour les caractériser.

Pour diverses applications, il est nécessaire que le supercondensateur puisse fonctionner dans une vaste plage de température. Il est observé qu'une augmentation de la température améliore les performances en termes d'énergie et de puissance, ESR diminue. Par contre, l'autodécharge est plus importante et la durée de vie du dispositif diminue. L'étude en température a montré qu'il existe un fonctionnement optimal pour des températures se situant aux alentours de 25 °C où l'ESR approche sa valeur minimale en fonction de la température, l'autodécharge est assez faible et la durée de vie est convenable.

Un modèle thermique simple a été présenté. Il donne une estimation de la température du supercondensateur. Cependant, ce modèle est limité et il ne permet pas de prédire la

répartition avec précision de la température dans le supercondensateur ni d'optimiser la gestion thermique du composant.

L'évolution des performances des supercondensateurs lors du vieillissement accéléré a été représentée, d'un point de vue électrique global, par la diminution de la capacité, l'augmentation de l'ESR et de l'autodécharge.

Les différents circuits d'équilibrage sont simulés et leur influence sur la dynamique de la tension de cellules est montrée à long terme. Les résultats sont analysés sur plusieurs applications. Il est constaté que l'utilisation de circuits d'équilibrage améliore la performance du module de supercondensateurs vis-à-vis de la fiabilité. Le type du circuit d'équilibrage à considérer dépond du type d'application. Il sera important de valider expérimentalement les résultats obtenus sur les différents circuits d'équilibrage notamment sur des profils de tension et de courant industriels.

Les processus d'autodécharge dans les deux électrodes, positive et négative, peuvent être différents. La mesure de la décroissance de la tension des deux électrodes prises séparément serait important à réaliser pour mieux comprendre les mécanismes d'autodécharge.

Une autre méthode de caractérisation d'autodécharge, appelée `'floating», consisterait à appliquer une tension constante (polarisation potentiostatique) et de mesurer le courant d'alimentation. Il serait intéressant de comparer les résultats par cette méthode de caractérisation avec ceux obtenus par la méthode utilisée dans ce mémoire.

Les principaux inconvénients des supercondensateurs sont leur autodécharge élevée, leur faible densité d'énergie, leur faible tension nominale et la grande partie de l'énergie irrécupérable en dessous de 1 V. Ces facteurs limitent l'utilisation des supercondensateurs. La nouvelle génération de supercondensateurs asymétriques avec des électrodes hybrides limite certains de ces inconvénients [170]. Une étude complète de ce nouveau composant serait à envisager.

.

précédent sommaire suivant