3-TMA PROXYL, un électrolyte organique prometteur

Face aux enjeux du stockage stationnaire d’énergie renouvelable, les batteries à flux redox organiques aqueuses (AORFB) suscitent un intérêt croissant en raison de leur sécurité, de leur modularité et de leur potentiel bas carbone.

Dans ce contexte, des chercheurs du Projet RADICAL viennent de développer 3-TMA PROXYL, un nouvel électrolyte organique (posolyte) à base de nitroxyde, qui affiche des propriétés physico-chimiques et électrochimiques remarquables.

Ce composé innovant présente l’un des potentiels les plus élevés rapportés à ce jour pour une AORFB (1,06 V vs SHE), ainsi qu’une solubilité très élevée (> 3 mol L-1 dans une solution 1 M NaCl), permettant d’atteindre une capacité théorique de 80 Ah L-1. En l’associant au méthylviologène comme électrolyte négatif, la cellule affiche une tension de 1,45 V et une densité d’énergie théorique de 52 Wh L-1, soit une amélioration de 8 % par rapport au système de référence basé sur 4-TMA TEMPO. Les tests ont également mis en évidence une stabilité chimique très satisfaisante, avec une dégradation irréversible très faible, confirmée par des mesures électrochimiques ainsi que des analyses RMN et UV-visible.

Cette étude constitue la démonstration la plus prometteuse de l’utilisation d’un nitroxyde à cycle pentagonal comme posolyte dans une AORFB, jusqu’ici dominée par les cycles à six chaînons. Ce nouveau design moléculaire ouvre la voie à une nouvelle génération de matériaux organiques alliant haute tension, solubilité élevée et stabilité, pour des systèmes de stockage durables, performants et compétitifs.

Lien vers la publication : K. Boutamine, P. Bassil, S. Gauden, G. Casano, F. Favier, O. Ouari, S.L. Vot, 3-TMA PROXYL: A high-potential, highly soluble nitroxide for enhanced stability and performance in aqueous organic redox flow batteries, Energy Storage Materials 80 (2025) 104379. https://doi.org/10.1016/j.ensm.2025.104379.