Projet ANR-13-PRGE-0012 – VOLTA : Développement et intégration d’une batterie tout organique de 2 volts
Programme : Production Renouvelable et Gestion de l'Electricité (PROGELEC) 2013
Année de financement : 2013
Coordinateur du projet : Monsieur Philippe POIZOT (Institut des Matériaux Jean Rouxel - UMR 6502)
Partenaires : Laboratoire d'Innovation pour les Technologies des Énergies Nouvelles et les Nanomatériaux; Institut de Chimie Radicalaire; Institut des Matériaux de Nantes Jean Rouxel; Laboratoire de Réactivité et Chimie des Solides; Laboratoire des Glucides
Montant : 511248.0 euros
Date de début : 2014
Durée : 42 mois
Résumé : Ce projet de recherche fondamentale vise à identifier et développer des matériaux d’insertion organiques massifs (état mono-moléculaire) performants pour électrodes positive et négative de batterie au lithium, et se conclura par un premier prototypage de batteries organiques non aqueuses capables de délivrer au moins deux volts. Pour mener à bien ce projet ambitieux et innovant, cinq partenaires bien identifiés (IMN, LRCS, LG, ICR et le CEA-Liten) appartenant au Réseau français sur le stockage de l’énergie (RS2E) uniront leurs forces et leurs différents savoir-faire en particulier en méthodologies de synthèse organique, en électrochimie et chimie des matériaux ou encore en assemblage de batteries complètes.
Depuis quelques années, les batteries (Li-ion en particulier) connaissent un fort développement avec des applications très diversifiées dans les secteurs de la téléphonie mobile, de l’électronique embarquée et de la construction automobile. Depuis peu, de nouvelles applications apparaissent comme le soutien du futur réseau électrique digital qui intègre les énergies renouvelables. Cependant, face à une production d’accumulateurs estimée à plusieurs milliards d’unités par an, il convient de rappeler qu’un de leurs points faibles tient à ce que leur fonctionnement repose quasi-exclusivement sur des matériaux d’électrode inorganiques, lesquels sont épuisables et énergivores en termes de procédé. Ainsi, toutes ces technologies de batteries répondent pour le moment assez mal aux nouveaux critères de durabilité qu’instaure la directive européenne 2006/66/EC en la matière.
Dans le but de promouvoir des accumulateurs moins polluants, une voie de recherche parallèle consiste à recourir à des composés électroactifs organiques lorsque les spécificités d’utilisation le permettent. En effet, les structures organiques présentent certains atouts comme une constitution basée sur des éléments très abondants (principalement C, H, O, N) et facilement disponibles tout en autorisant un possible bio-sourçage. Enfin, sur le plan du recyclage, ceux-ci se détruisent facilement par combustion. Pourtant, même si le concept est ancien, le développement d’électrodes organiques n’a pas bénéficié d’un essor suffisant compte tenu de la suprématie historique des matériaux inorganiques si bien qu’aujourd’hui, il n’existe pas encore de technologies de batteries organiques commerciales (voire simplement opérationnelles) malgré des potentialités certaines. Grâce à plusieurs années de recherches visant à promouvoir l’essor des matériaux d’électrode organiques, les différents partenaires du projet VOLTA ont maintenant acquis de l’expérience en la matière et ont déjà identifié différentes classes de matériaux prometteurs pour électrodes positive et négative (radicaux nitroxydes, énolates de lithium, carboxylates conjugués). Ainsi, dans une démarche de capitalisation, l’objectif de ce projet est d’aller jusqu’à la réalisation de premiers prototypes de batteries organiques visant une densité d’énergie réaliste en termes applicatif (220 Wh/kg de prototype) grâce à une mise en œuvre optimale des matériaux sélectionnés pour leurs performances électrochimiques. Le projet VOLTA devrait ainsi permettre d’acquérir certaines données et autres repères permettant d’inscrire plus précisément un positionnement futur de ce type de batterie organique.