Amélioration des supercondensateurs à état solide avec un électrolyte gélifié activé par plasma de nitrogène PVA-KOH

Le développement de dispositifs de stockage d'énergie à état solide à haute performance est contraint par la conductivité ionique limitée des électrolytes gélifiés. Pour relever ce défi, une stratégie de modification de surface par plasma de nitrogène couplé inductivement (ICP) a été appliquée aux électrolytes gélifiés de poly(vinyl alcool)-hydroxyde de potassium (PVA-KOH). Les paramètres de traitement plasma optimaux (150 W, 20 s) ont été identifiés sur la base des mesures de conductivité ionique. Une caractérisation complète a confirmé que le traitement par plasma a efficacement introduit des groupes fonctionnels polaires contenant de l'azote à la surface du gel, induit un dopage en azote à la surface, augmenté la rugosité de surface, et perturbé le réseau de liaisons hydrogène. Ces modifications microstructurales synergiques et modifications chimiques ont augmenté la polarité interfaciale et facilité le transport des ions, entraînant une amélioration de 26% de la conductivité ionique par rapport au gel vierge. Les supercondensateurs à état solide fabriqués avec l'électrolyte gélifié optimisé présentent une densité d'énergie améliorée, une capacité de taux accrue et une impédance interfaciale réduite. Ces résultats démontrent que le traitement ICP induit par l'azote est une stratégie efficace d'ingénierie de surface pour améliorer la performance des électrolytes gélifiés et faire progresser les technologies de supercondensateurs à état solide.