Modélisation des Interactions aux Interfaces de liquides Ioniques Ionogels – MI6

Les liquides ioniques (LI) sont des sels liquides à température ambiante. Ils sont des candidats intéressants pour des applications dans le domaine de l’énergie en tant qu’électrolytes plus sûr et de densité de stockage énergétique plus élevé (batteries, supercondensateurs). Leur principal défaut est leur viscosité relativement élevée due à la formation d’agrégats qui diminuent leur conductivité ionique. Notre groupe a montré que confiner un LI dans un hôte mésoporeux pouvait contrebalancer la formation de ces agrégats et ainsi augmenter la conductivité. Cependant, les mécanismes sous-jacents restent mal compris et les procédés expérimentaux difficiles à optimiser.
Ces systèmes sont très complexes à simuler et, jusqu’à présent, la littérature s’est focalisée sur des simulations en dynamique moléculaire (MD) de systèmes de tailles limitées de quelques cations et anions d’intérêts, sans parvenir à généraliser la recherche de comportement désiré, comme une conductivité accrue. Ce qui est en contraste direct avec un champ parallèle (les cristaux liquides) où la modélisation s’est au contraire concentrée sur les interactions entre des formes de particules idéalisées et simplifiées.
Le but de MI6 est d’ouvrir une “route de design rationnel” pour sélectionner un liquide ionique et son hôte confinant (ionogel), plutôt que d’utiliser l’approche de type essai-erreur actuellement suivie par la communauté.
Ceci sera effectué en utilisant un modèle de structures abstraites étendu depuis la littérature des cristaux liquides, afin d’optimiser les propriétés clés de LI pour une auto-organisation et un transport rapide des ions. Une base de donnée de calculs DFT de cations et anions sera spécialement créée afin de sélectionner les éléments répondant au critère recherché. Ces candidats seront ensuite testés en utilisant des modèles MD à l’état de l’art. Ce projet permettra d’améliorer et d’optimiser la conductivité d’ionogels pour des applications dans le stockage de l’énergie.