Radical approach for reaching highly stable aqueous organic battery

Le projet RADICAL vise à développer un électrolyte de type posolyte innovant et stable pour des batteries à flux redox aqueuses fonctionnant à pH neutre, en accord avec les principes du développement durable. Nous explorons des composés organiques de la famille des nitroxydes. Ces composés, constitués principalement d’atomes de carbone, hydrogène, oxygène et azote, présentent un avantage majeur car ils permettent de contourner les problématiques liées à l’utilisation de métaux critiques. Une première série de cinq molécules a été synthétisée à l’échelle du gramme à l’ICR (Marseille). Les nouvelles voies de synthèse développées permettent de réduire le nombre d’étapes, d’optimiser les procédés de purification et d’améliorer les rendements. Ces avancées sont menées en collaboration avec le LRGP (Nancy), chargé de l’analyse du cycle de vie des composés. L’étude des propriétés physico-chimiques et électrochimiques de ces composés, réalisée à l’ICGM (Montpellier), a révélé des potentiels et des solubilités équivalents ou supérieurs à l’état de l’art. De plus, les premiers tests en batterie ont mis en évidence des performances et une stabilité très prometteuse.

Les travaux menés par le consortium ont permis de caractériser et d’identifier les mécanismes de dégradation propres à chaque molécule et de les corréler à leur structure chimique. Cette analyse a permis de réaliser un premier tri en vue des tests en batterie. Cette compréhension approfondie des comportements des molécules constitue un levier essentiel pour la conception de nouveaux composés encore plus performants dans la suite du projet. À cette fin, le partenaire PHENIX (Paris) apporte son expertise en chimie théorique et computationnelle afin d’approfondir l’étude de cette famille de composés et d’orienter le développement de structures optimisées.

Enfin, sous la coordination du LCPME (Nancy), les consortiums des projets RADICAL et DISCOVERY préparent un workshop dédié aux batteries à flux redox aqueuses organiques (https://workshopbao.sciencesconf.org/). Cet événement vise à promouvoir la standardisation des protocoles expérimentaux, afin d’établir des références communes pour l’évaluation des performances des nouvelles molécules, matériaux et systèmes.