Basée sur un nouveau matériau d’électrode, cette batterie fonctionnant dans l’eau salée permet d’espérer à la fois le stockage des énergies renouvelables à bas coût en milieu marin et le dessalement de l’eau de mer. © Perticarari et al. 2019

Vers des batteries fonctionnant dans l’eau de mer

Résultats scientifiques Energie Environnement

Des scientifiques de l’Institut des matériaux Jean Rouxel et du laboratoire Chimie et interdisciplinarité, synthèse, analyse, modélisation (IMN et CEISAM, CNRS/Université de Nantes) ont découvert un matériau organique inédit pouvant stocker de l’électricité et du sel en milieu marin. Ces travaux, publiés dans Advanced Energy Materials, permettent d’envisager à terme des batteries aqueuses immergées au large de nos côtes pour le stockage des énergies renouvelables et le dessalement de l’eau de mer.

La part croissante des sources d'énergie renouvelables comme les énergies solaire, éolienne et marine connectées au réseau électrique met en exergue le besoin de systèmes de stockage d'énergie pour réguler l’approvisionnement d’électricité. À ce jour, les batteries font partie des solutions opérationnelles utilisées mais elles sont constituées de plomb, une technologie encombrante et peu écologique. De plus, le nombre de cycles de charge et décharge qu’elles peuvent réaliser (< 500 cycles) n’est pas suffisant pour ces applications. Une équipe de l’Institut des matériaux Jean Rouxel et du laboratoire Chimie et interdisciplinarité, synthèse, analyse, modélisation (IMN et CEISAM, CNRS/Université de Nantes) a mis au point un nouveau matériau organique qui pourrait palier ces difficultés.

Les scientifiques ont développé et breveté1 une batterie organique fonctionnant dans l’eau salée qui joue le rôle d’électrolyte. Cette batterie contient à l’une des électrodes un nouveau matériau issu de l’association de deux groupements chimiques, un viologène et un naphtalène diimide, constitués d’éléments naturellement abondants (carbone, hydrogène, oxygène, azote). L’assemblage périodique de ces deux groupements permet de stocker et restituer un courant électrique, en présentant des vitesses de stockage telles qu’il est possible de s’affranchir de tout additif conducteur électronique. En fonction de la nature des ions présents dans l’eau salée (sodium, magnésium, chlorure, etc.), le nombre de cycles peut aller de 3000 à 7000. Les batteries ainsi conçues pourraient donc à terme être immergées dans l’océan, fixées à des coques de bateau ou des éoliennes off-shore pour le stockage de l’énergie par exemple. De plus, le mécanisme électrochimique associé à cette batterie implique l’accumulation de sel ce qui permet d’envisager une application pour le dessalement de l’eau de mer, une autre problématique sociétale majeure.

  • 1. Grâce à un financement de près de 300 000 euros de la région Pays de la Loire, de l’IMN et de deux industriels français (ARMOR et Blue Solutions).
Basée sur un nouveau matériau d’électrode, cette batterie fonctionnant dans l’eau salée permet d’espérer à la fois le stockage des énergies renouvelables à bas coût en milieu marin et le dessalement de l’eau de mer. © Perticarari et al. 2019

Références

S. Perticarari, T. Doizy, P. Soudan, C. Ewels, C. Latouche, D. Guyomard, F. Odobel, P. Poizot and J. Gaubicher
Intermixed Cation-Anion Aqueous Battery Based on an Extremely Fast and Long-Cycling Di-Block Bipyridinium-Naphthalene Diimide Oligomer

Advanced Energy Materials – 2019
DOI: 10.1002/aenm.201803688

Contact

Joël Gaubicher
Chercheur (IMN UMR6502)
Philippe Poizot
Chercheur (IMN UMR6502)
Fabrice Odobel
Chercheur (CEISAM UMR6230)