CE50 - Sciences de base pour l’énergie

Complexes de coordination avec des transferts multiélectroniques pour des électrodes de batteries ions – COMETE

Résumé de soumission

De nos jours, deux types de matériaux actifs sont majoritairement utilisés dans les batteries Li-ion : les composés inorganiques et organiques. En combinant les avantages de ces deux matériaux en un seul, c’est-à-dire avec un transfert d’électron centré à la fois sur le ligand et sur le métal, les polymères de coordination sont des composés très intéressant pour le développement d’une nouvelle classe de matériaux de cathode. Leur aptitude à présenter des transferts multiélectroniques réversibles permet d’atteindre une capacité spécifique élevée. De plus, leur grande versatilité et la facilité de modification de leurs propriétés redox sont des avantages majeurs pour contrôler la fenêtre de potentiel et la solubilité. Le projet COMETE s’intéressera à des polymères de coordination à base de métaux abondants (Cu, Ni) complexés dans un ligand redox actif. Nos systèmes, présenteraient une capacité théorique de 200 mAh.g-1 dans une large fenêtre de potentiel sans pénaliser l’énergie globale du système. De plus, l’insolubilité du matériau sera assurée par l’intégration du complexe dans un polymère hôte de faible masse moléculaire : les polyphosphazènes, qui sont en prime ignifuges. Tout d’abord, les complexes seront synthétisés et caractérisés par méthodes physico- et électrochimiques. En parallèle, des calculs ab initio permettront d’estimer le potentiel de travail et les changements associés au transfert d’électrons sur la géométrie des complexes. Ces différentes études nous permettront de sélectionner le meilleur candidat en termes de cinétique de transfert d’électron (vitesse de charge), de stabilité (durabilité) et d’énergie (potentiel élevé). Enfin, les matériaux seront testés dans des conditions de batteries (Li, Na…). Basés sur d’encourageants résultats préliminaires, COMETE est un projet innovant qui présente une nouvelle classe de matériaux actifs de haute capacité et respectueux de l’environnement pour des dispositifs électrochimiques de stockage d’énergie.

Coordination du projet

Lauréline Lecarme (LEPMI)

L'auteur de ce résumé est le coordinateur du projet, qui est responsable du contenu de ce résumé. L'ANR décline par conséquent toute responsabilité quant à son contenu.

Partenaire

LEPMI LEPMI

Aide de l'ANR 234 390 euros
Début et durée du projet scientifique : septembre 2022 - 42 Mois

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