Évaluation de batteries ORGaniques rocking-chair ANIONic pour la puissance
(Projet-ANR-20-CE92-0046)

Octobre 2020 - Mai 2024

Coordinateur du projet : Philippe POIZOT   (équipe ST2E)

Personnels IMN impliqués :
Nicolas DUPRE (CR CNRS), Joël GAUBICHER (CR CNRS), Philippe MOREAU (PR UNIV)

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Pour satisfaire les besoins électriques sans cesse croissants de nos sociétés modernes et en l’absence d’une solution de stockage universelle, tout moyen sûr, propre et fiable de stocker l'électricité peut aujourd’hui trouver une application pratique quel que soit l’échelle d’énergie considérée. Dans ce contexte général, les batteries entièrement organiques peuvent apporter de nouvelles solutions de stockage d'énergie à plus faible empreinte environnementale. En particulier, le développement de batteries moléculaires à insertion d'anion présente un intérêt certain pour le déploiement de systèmes de stockage électrochimiques sans métaux. Bien qu'une telle configuration ne soit pas possible avec la plupart des matériaux inorganiques redox (d'où le non-développement de cette filière à ce jour), l'émergence de nouveaux matériaux d'électrode organiques redox permet d'envisager sous un angle nouveau ces dispositifs de stockage électrochimiques.

Dans le cadre de ce projet franco-allemand, nous avons comme ambition commune de promouvoir ce type de batterie anionique en utilisant de nouvelles structures hôtes de nature organique comme matériaux d'électrodes. Une fois ces matériaux synthétisés et caractérisés, nous en évaluerons leurs performances électrochimiques et particulièrement en puissance compte tenu de la mobilités accrue des anions en milieu aprotique polaire. En pratique, les nouveaux matériaux d'électrodes organiques seront développés et caractérisés (électrochimiquement) par le groupe de Birgit Esser (Université de Fribourg, Allemagne). Les électrolytes appropriés seront identifiés et les performances électrochimiques des nouveaux matériaux d'électrode seront évaluées dans des demi-cellules. Le groupe de Philippe Poizot (IMN, France) étudiera les mécanismes électrochimiques et de vieillissement des électrodes résultantes à l'aide d'outils de caractérisation avancés (MET haute résolution, RMN du solide, DRX operando, …). Puis, en sélectionnant les meilleurs matériaux d'électrodes testés préalablement, des électrodes épaisses seront préparées et assemblées en cellule complètes anioniques pour en évaluer leurs performances électrochimiques notamment en cyclage et en puissance.