dru Brèves | Energie RS2E
Réseau sur le stockage électrochimique de l'énergie,
centre de recherche sur les batteries et supercondensateurs

Brèves

  • La médaille Luigi Galvani, nommée en hommage au physicien italien du même nom, récompense tous les quatre ans et depuis 1986, des chercheurs internationaux pour leurs réalisations dans le domaine de l’électrochimie.

    Jean-Marie Tarascon, directeur de la Chaire de Chimie du Solide au Collège de France et fondateur du Réseau sur le stockage électrochimique de l'énergie, est ainsi le 3ème scientifique français à se voir remettre cette distinction.

    Il rejoint ainsi Jean M. Savéant, directeur de recherche émérite CNRS et chercheur en électrochimie moléculaire et biomoléculaire, et Christian Amatore, pionner dans le développement des ultramicroélectrodes à l'échelle mondiale, aujourd’hui directeur de recherche à l’ENS, qui ont reçu la récompense respectivement en 1997 et en 2007.


  • Du 20 au 23 mars, les journées du GFECI (Groupe Français des Composés d'Insertion) se sont tenues à Saint-Dié-des-Vosges (88). Les composés d'insertion (comme LiFePo4) sont souvent utilisés dans le stockage électrochimique et sont donc un des objets d'étude récurrents de la recherche sur les batteries. Les Journées ont cette année été organisées par l’équipe « Matériaux carbonés » de l’institut Jean Lamour, avec l’appui de l’équipe « Composés Intermétalliques et Matériaux Hybrides » ainsi que du Laboratoire de Chimie Physique et Microbiologie pour l’Environnement.

    Le RS2E, qui soutenait l'événement, a notamment contribué au prix du meilleur poster. Le jury a récompensé deux doctorants pour la qualité de leurs posters : Louisiane VERGER (ICMCB/1er prix) pour son poster intitulé "Etude électrochimique et structurale des oxydes lamellaires NaxRhO2") et Vincent CADIOU de (IMN/2ème prix) pour son poster intitulé "Développement de nouveaux matériaux organiques d’intercalation pour électrodes de batteries".

    Félicitations aux deux étudiants qui repartent avec respectivement 350€ et 250€ !

     


  • Mathieu Morcrette, directeur du Laboratoire de Réactivité et Chimie des Solides d’Amiens, un des 17 laboratoires membres du RS2E, a répondu aux questions des journalistes du site Connaissances des Energies sur les batteries Li-ion. L'occasion de faire le point sur les caractéristiques, avantages et limitations de cette technologie, ainsi que sur les alternatives possibles actuellement à l’étude par les chercheurs du réseau pour la remplacer.

    Un article à découvrir que le site connaissancedesenergies.org


  • Décryptage par Emmanuel Baudrin (enseignant-chercheur au LRCS UMR UPJV/CNRS 7314) de l'article A neutral pH aqueous organic-organometallic redox flow battery with extremely high capacity retention (E. S. Beh, D. De Porcellinis, R. L. Gracia, K. T. Xia, R. G. Gordon & M. J. Aziz, ACS Energy Letters, Février 2017)

    Etat de l'art : Les batteries à circulation (redox-flow) ont connu ces dernières années un regain d’intérêt avec une explosion d’études proposant de « nouvelles chimies » pour ce type de stockage de l’énergie. L’intérêt de celles-ci est qu’elles sont parfaitement adaptées pour les applications stationnaires en couplage avec les énergies intermittentes telles que le photovoltaïque ou l’éolien. On peut également noter récemment la proposition de niches telles que des systèmes de recharge de téléphones portables dans des zones mal desservies par le réseau ou encore comme « tampon » dans les stations de recharge de véhicules électriques. D’un point de vue commercial, la technologie vanadium est la plus avancée mais reste chère et limitée en terme de densité d’énergie en raison de la solubilité limitée des couples électrochimiques à base de vanadium (27 Wh/L pour 1,7 M).

    Résultats : Il faut garder à l’esprit que les critères de cout et de stabilité calendaire (sur une période d’une dizaine d’année) sont primordiaux pour ces applications stationnaires. C’est dans ce cadre que le groupe d’Aziz développe depuis plusieurs années des études sur des couples redox organiques ou organométalliques. En février, une publication de ce groupe dans ACS Energy Letters démontre de très bonnes stabilités avec une rétention de capacité de 99,9989% après 500 cycles. Il est très rare de trouver dans la littérature des études rapportant de telles stabilités à long terme. Le système développé utilise deux électrolytes aqueux neutres permettant de limiter les phénomènes de corrosion, en comparaison avec les systèmes classiques qui fonctionnent généralement en milieux très acide ou très basique.

    Analyse : Le point clé du travail réside dans la fonctionnalisation des molécules actives (à base de viologène pour l’anolyte et de ferrocène pour le catholyte) par des ammoniums quaternaires, deux par molécule. L’idée est de réduire l’instabilité chimique de ces systèmes en augmentant la charge portée par ces molécules, réduisant ainsi leurs interactions même pour des concentrations relativement élevées. Cette approche présente également l’avantage d’augmenter leur solubilité (de l’ordre de 2 M) et de réduire le crossover des espèces actives entre les deux électrolytes. Les capacités volumétriques et densités d’énergie théoriques sont de 26 Ah/L et 20 Wh/L. La démonstration a été réalisée sur une cellule avec des concentrations un peu inférieures (1,3 M et 0,71 M) et montre un excellent comportement au bout de 500 cycles (17 jours de cyclage).

    Cependant, le système présente quelques faiblesses notables : la faible tension de cellule (0,748 V) qui réduit fortement la densité d’énergie, une résistivité importante de la membrane utilisée (conducteur anionique, Selemion DSV), une forte sensibilité à l’oxygène et une toxicité potentielle des dérivés du viologène. Toutefois, ce travail marque une étape importante dans la démonstration de l’intérêt des couples organiques pour les batteries à circulation en raison de leur bonne stabilité, la bonne réversibilité coulombique et le faible cout. La versatilité chimique de tels systèmes rend possible d’envisager l’augmentation à la fois de la solubilité et du potentiel de cellule. Néanmoins, l’étude de la stabilité sur le long terme mériterait d’être vérifiée.

    On peut noter que le groupe de Tianbiao Liu à Utah State University a rapporté également le mois dernier dans le JACS un système similaire avec un potentiel de 1,05 V et également une bonne cyclabilité.


  • Le 24 février, le CNRS a annoncé les lauréats des médailles qu'il décerne chaque année pour distinguer l'excellence scientifique des laboratoires français.

    Cette année, une des lauréates est le Dr. Camélia Ghimbeu, chercheuse à l'Institut de Science des Matériaux de Mulhouse (IS2M), un des 17 laboratoires membre du RS2E. Elle est ainsi devenue lauréate de la Médaille de bronze, qui récompense le premier travail d'un chercheur et fait de lui un spécialiste de talent dans son domaine. Avec déjà une quarantaine de publications à son actif, Camélia Ghimbeu travaille au sein du pôle Interactions Surface-Environnement, sur la synthèse des matériaux carbonés et hybrides.

    C'est la deuxième année consécutive que l'IS2M est distingué puisqu'en 2016 sa directrice, Cathie Vix-Guterl, avait remporté la médaille de l'innovation (lire par ailleurs).

    Le RS2E tient à la féliciter et lui souhaite bonne continuation dans la suite de ses travaux innovants dans le domaine des batteries et des supercondensateurs !

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