RADICAL

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 RADICAL (n°ANR : 23-PEBA-0005) est financé dans le cadre de la stratégie France 2030, dans le cadre du programme et Équipements Prioritaires de Recherche PEPR « Soutenir l’innovation pour développer les futures générations de batteries ».

Objectifs

Le projet combine en particulier modélisations et expériences pour découvrir de nouveaux électrolytes et des électrodes plus performantes. Le consortium a structuré sa recherche autour de trois stratégies complémentaires :

• L’optimisation des substituants pour ajuster le potentiel redox et améliorer la solubilité des composés en solution aqueuse.
• La protection de la fonction nitroxyde par des modifications structurales visant à l’encombrer stériquement et ainsi limiter sa dégradation.
• L’exploration de motifs moléculaires innovants, jamais étudiés dans la littérature, pour élargir le champ des possibilités.

Impacts

À ce jour, l’ICR (Marseille) a synthétisé sept molécules, dont certaines à l’échelle de la dizaine de grammes. Leur comportement électrochimique a été analysé par l’ICGM (Montpellier), mettant en lumière des composés prometteurs testés en batteries de laboratoire. Ces travaux ont également souligné la complexité d’établir des corrélations précises entre la structure moléculaire et les performances électrochimiques.

Par ailleurs, des études combinant HPLC et spectroscopie RPE en ligne (directement couplées à des batteries) sont en cours de développement. Elles permettront d’identifier les paramètres clés influençant la stabilité des systèmes. PHENIX (Paris) contribue à ces avancées en développant des outils de modélisation pour, d’une part, prédire les propriétés (potentiels redox, solubilité) de futurs candidats, et d’autre part, élucider les mécanismes de dégradation.

Enfin, le LCPME (Nancy) aborde la problématique du transport de matière et de l’optimisation globale des composés à l’échelle du système. Cela se traduit par la fabrication d’électrodes structurées par impression 3D et le développement d’outils de modélisation adaptés à cette échelle.