MOFs pour système de stockage et de conversion d'énergie à haute performance
Équipement, AAP 2017-1
Equipe : Chaire Chimie du Solide et Energie, Collège de France
Porteur du projet : Alexis Grimaud
Résumé :
Le développement des technologies de stockage et de conversion électrochimique de l’énergie telles que les batteries limite actuellement le déploiement des énergies renouvelables. De façon systématique, les nouvelles technologies de batteries à hautes densité d’énergie, telles que les batteries Li-ion mais aussi Li-S ou Li-O2, souffrent actuellement de phénomènes parasites liés au relargage d’espèce en solution. Ainsi, le contrôle des interfaces électrochimiques devient crucial afin de développer ces technologies, mais pour cela un changement d’approche est nécessaire avec une part toujours plus importante accordée à la compréhension des phénomènes en solution. Dans ce projet, nous nous proposons de développer des matériaux solides poreux de type metal-organic frameworks (MOFs) afin de sélectivement capturer ces espèces re-larguées durant les processus électrochimiques. En couplant l’usage de ces matériaux avec des méthodes de détection in situ telles que la spectroscopie UV-vis ou encore infra-rouge, de plus amples informations seront ainsi obtenues, nous permettant de développer de nouvelles stratégies de captage de ces espèces solubles par le design de matériaux poreux. En effet, les matériaux poreux offrent la plateforme parfaite pour mitiger ces phénomènes par le contrôle du caractère basique de la charpente pour capturer sélectivement des espèces cationiques en solution ou bien de l’acidité des matériaux poreux afin de capturer sélectivement des espèces anioniques. Ce type de stratégie sera ainsi mises en place pour développer i) une étude operando de la formation d’espèce solubles à l’électrode négatives de batteries Na-ion, ii) la détection d’espèce solubles de type métaux de transition formées à hauts potentiels lors du cyclage de matériaux de type Li-rich lamellaires pour les batteries Li-ion et iii) la détection in situ de la formation d’oxygène singlet durant le cyclage des batteries Li-O2.
Thématiques :