
RADICAL
Approche radicalaire pour atteindre une très grande stabilité de la batterie aqueuse organique
Aperçu
Développement d’une batterie aqueuse à circulation d’électrolytes, compétitive et éco-responsable, basé sur des composés organiques
Mathieu Etienne (LCPME, Laboratoire de Chimie Physique et Microbiologie pour les Matériaux et l’Environnement, CNRS, Nancy)
Nous sommes aujourd’hui confrontés au défi de concevoir des batteries stationnaires pour le stockage des énergies renouvelables qui combinent bonnes performances en densité d’énergie et de puissance et longue durée de vie tout en étant économiquement compétitives avec un faible impact environnemental. Le consortium de RADICAL associe recherche fondamentale et développement technologique pour élaborer une batterie aqueuse à flux redox, économique et durable, avec des performances actuellement non disponibles sur le marché. Le projet combine en particulier modélisations et expériences pour découvrir de nouveaux électrolytes et des électrodes plus performantes.
Mots-clés
Batterie à flux redox, Electrolytes, Dynamique moléculaire, Radicaux nitroxydes, Transport de matière, Transfert de charge, Analyses multi-échelle, Analyse de cycle de vie
Actus en lien
Pas d’actualités
Les tâches
Nos recherches
Choix des molécules
L’influence de la fonctionnalisation d’une série de nitroxydes sur leurs performances pour les batteries à flux redox est systématiquement étudiée grâce à des outils de calcul (DFT), en calculant l’ensemble des descripteurs pertinents. Un sous-ensemble d’environ vingt candidats les plus prometteurs est sélectionné, sur lesquels des calculs plus avancés sont réalisés.
Synthèse des molécules et études de leurs propriétés
Une série de nouvelles molécules (15-20) est synthétisée. Leurs propriétés électrochimiques de base sont systématiquement déterminées et leur réactivité dans un électrolyte complexe est évaluée à l’aide de technique électrochimique de pointe.
Analyse de cycle de vie
Un schéma de synthèse efficace et économiquement durable pour les candidats sélectionnés est réalisé.
Etude de la stabilité des composés
La stabilité des molécules les plus prometteuses est évaluée. Cette évaluation comprend une approche théorique, des caractérisations physico-chimiques classiques (RMN, UV-Vis, LC/MS, …) ainsi que des techniques plus avancées (RPE), et des tests complets en batterie avec des configurations soigneusement choisies.
Réalisation d’une batterie complète
La modélisation au niveau système permet ensuite d’optimiser le transport de matière dans ces batteries à flux redox qui utilisent des électrolytes complexes, les concentrations élevées impliquant parfois des viscosités importantes. Avec les meilleures molécules développées dans le projet, une batterie complète à l’échelle du laboratoire est assemblée permettant de démontrer les performances et la viabilité des électrolytes formulés.
Le consortium
6 laboratoires académiques
Le projet permet de développer de nouvelles chimies pour les batteries aqueuses à flux redox. Les mécanismes de dégradation sont étudiés pour maîtriser la baisse de performances dans le temps. Les retombées scientifiques du projet bénéficient aux batteries Li-organiques et aux batteries de puissances qui utilisent des molécules organiques.
Les analyses de cycles de vie, menées très tôt dans le projet, permettent des choix éclairés pour des systèmes éco-responsables.
Formation de 4 doctorants et 5 post-doctorants
