Nouvelles avancées sur la stabilité des nitroxydes

Faits marquants | Radical

Le projet RADICAL s’est fixé pour objectif de concevoir un nouvel électrolyte stable destiné aux batteries à flux redox aqueuses opérant à pH neutre, tout en s’inscrivant dans une démarche de développement durable. Ces batteries doivent encore franchir un palier en termes de performance, et en particulier de stabilité des électrolytes, pour devenir une solution industrielle concurrente des autres technologies. La compréhension fine des mécanismes de dégradation des espèces rédox constitue l’un des verrous scientifiques majeurs au développement des RFB aqueuses, en particulier pour les radicaux organiques nitroxydes qui comptent aujourd’hui parmi les candidats les plus prometteurs pour les posolyte de nouvelle génération.

Le consortium a donc mis en place une stratégie coordonnée de sélection d’un certain nombre de dérivés nitroxydes qui permettra d’établir des corrélations claires entre la structure des molécules, la dégradation des électrolytes et les performances des batteries. La première stratégie vise à étudier l’influence des substituants utilisés pour augmenter le potentiel et la solubilité des composés. La seconde stratégie vise à étudier des modifications ayant pour but d’encombrer, et donc de protéger, la fonction nitroxyde. Enfin, la troisième stratégie vise à proposer de nouveaux motifs innovants jamais envisagés dans la littérature. L’ICR à Marseille a produit à ce jour sept molécules, dont plusieurs à l’échelle du gramme.

Deux de ces composés ont été étudiés en détail dans des batteries de 25 cm² et ont donné lieu à deux publications (https://doi.org/10.1016/j.ensm.2025.104379, https://doi.org/10.1002/cssc.202502461). Une autre étude a mis en évidence que la délocalisation de la charge en position 4 de la molécule n’améliorait pas la stabilité du composé (résultats non publiés). L’autre conclusion forte de cette série d’expériences est la grande variation de pH (acidification) observée lors des cyclages de la batterie. Cela a confirmé que la forme oxydée (chargée) du nitroxyde joue un rôle prépondérant dans la stabilité de l’électrolyte. Des couplages operando RPE/batteries ont permis le suivi de l’évolution des espèces oxydées et réduites lors des tests en batterie (cyclage, autodécharge) (résultats non publiés).