🔋 Les batteries organiques, le futur du stockage de l'�nergie ?

L'�lectrification repose entre autres sur le d�veloppement massif de batteries qui utilisent des mat�riaux d'�lectrode � base de m�taux souvent rares et co�teux. Une �quipe franco-allemande de scientifiques propose une alternative prometteuse � ces mat�riaux: des mat�riaux organiques � base d'hydrog�ne, de carbone, d'oxyg�ne et d'azote pour l'�laboration de batteries purement mol�culaire, moins ch�res et plus respectueuses de l'environnement. Une �tude � retrouver dans ACS Applied Polymer Materials.

Les batteries lithium-ion actuelles reposent largement sur l'utilisation de m�taux critiques, parfois toxiques, dont l'extraction et le recyclage posent des probl�mes environnementaux et g�opolitiques. Depuis plusieurs ann�es, les scientifiques explorent donc des alternatives comme les batteries organiques, fabriqu�es � partir de mol�cules riches en carbone, hydrog�ne et azote.


Ces mat�riaux pr�sentent plusieurs avantages: une synth�se moins �nergivore partant de ressources largement abondantes, une meilleure recyclabilit� et surtout une grande libert� de conception chimique. Ils ouvrent m�me la voie � des batteries mol�culaires enti�rement d�pourvues de m�taux de type "anion-ion". Un d�fi important demeure toutefois: identifier des mat�riaux pour l'�lectrode n�gative capables de fonctionner � bas potentiel tout en conservant leur stabilit� au fil des cycles de charge et de d�charge.

Des scientifiques allemands de l'Universit� d'Ulm et fran�ais de l'Institut des mat�riaux de Nantes Jean Rouxel (CNRS/Nantes Universit�) se sont int�ress�s � une famille de mol�cules appel�es "super-donneurs d'�lectrons". Ces compos�s, tr�s riches en �lectrons, peuvent facilement les c�der lors de r�actions �lectrochimiques.

L'�quipe a int�gr� pour la premi�re fois l'un de ces motifs chimiques, bas� sur le bi(benzimidazole), dans plusieurs polym�res destin�s � servir d'�lectrodes n�gative de ce type de batterie anion-ion. Deux de ces mat�riaux ont montr� un comportement particuli�rement int�ressant: ils fonctionnent autour de 2,1 V vs Li+/Li, une valeur remarquablement basse pour ce type de polym�res organiques.

Si les polym�res test�s ont d�montr� une capacit� � stocker et lib�rer de l'�nergie �lectrique de mani�re r�versible, leur performance diminue cependant apr�s plusieurs cycles. L'�quipe propose une piste pour expliquer ce ph�nom�ne: lors des r�actions �lectrochimiques, les mol�cules r�duites pourraient se transformer temporairement en "carb�nes", des esp�ces chimiques tr�s r�actives capables d'endommager progressivement le mat�riau.

Ces r�sultats guideront les futures recherches pour concevoir des mat�riaux organiques � base de super-donneurs d'�lectrons plus stables et performants.

Les polym�res �tudi�s d�montrent n�anmoins qu'il est possible d'obtenir des mat�riaux fonctionnant � basse tension sans recourir � des m�taux. Ils soulignent aussi l'importance cruciale de la stabilit� chimique. Les futurs travaux devront d�sormais concevoir des architectures mol�culaires capables de conserver les propri�t�s �lectroniques du bi(benzimidazole) tout en emp�chant la formation de ces esp�ces r�actives. Une �tape indispensable avant d'envisager des batteries organiques r�ellement durables et comp�titives.

R�dacteur: AVR.