Pour surmonter ce probl\u00e8me, les chercheurs ont synth\u00e9tis\u00e9 un polym\u00e8re \u00e0 base du complexe nickel-salen (NiSalen). Les mol\u00e9cules de ce m\u00e9tallopolym\u00e8re agissent comme un fil mol\u00e9culaire auquel sont attach\u00e9s des pendentifs nitroxyl \u00e9nergivores. L’architecture mol\u00e9culaire du mat\u00e9riau permet d’obtenir des performances de haute capacit\u00e9 sur une large plage de temp\u00e9rature.<\/p>\n
Oleg Levin, professeur au d\u00e9partement d’\u00e9lectrochimie de l’Universit\u00e9 de Saint-P\u00e9tersbourg et chef de l’\u00e9quipe de recherche : \u00abNous avons imagin\u00e9 le concept de ce mat\u00e9riau en 2016. \u00c0 cette \u00e9poque, nous avons commenc\u00e9 \u00e0 d\u00e9velopper un projet fondamental\u00ab Mat\u00e9riaux d’\u00e9lectrodes pour batteries lithium-ion \u00e0 base de polym\u00e8res organom\u00e9talliques \u00bb. Il a \u00e9t\u00e9 soutenu par une subvention de la Russian Science Foundation. En \u00e9tudiant le m\u00e9canisme de transport de charge dans cette classe de compos\u00e9s, nous avons d\u00e9couvert qu’il existe deux directions cl\u00e9s de d\u00e9veloppement. Premi\u00e8rement, ces compos\u00e9s peuvent \u00eatre utilis\u00e9s comme couche de protection pour recouvrir le c\u00e2ble conducteur principal de la batterie, qui serait sinon constitu\u00e9 de mat\u00e9riaux de batterie lithium-ion traditionnels. Et deuxi\u00e8mement, ils peuvent \u00eatre utilis\u00e9s comme composant actif de mat\u00e9riaux de stockage d’\u00e9nergie \u00e9lectrochimique \u00bb<\/p>\n
Le polym\u00e8re a demand\u00e9 trois ans de d\u00e9veloppement. Au cours de la premi\u00e8re ann\u00e9e, les scientifiques ont test\u00e9 le concept du nouveau mat\u00e9riau – ils ont combin\u00e9 des composants individuels pour simuler le squelette \u00e9lectriquement conducteur et des pendentifs contenant du nitroxyle actif redox. Il est essentiel de s’assurer que toutes les parties de la structure fonctionnent ensemble et se renforcent les unes les autres. L’\u00e9tape suivante fut la synth\u00e8se chimique du compos\u00e9. La partie la plus difficile du projet, car certains des composants sont extr\u00eamement sensibles et la moindre erreur peut entra\u00eener une d\u00e9gradation des \u00e9chantillons.<\/p>\n
Parmi les nombreux \u00e9chantillons de polym\u00e8re obtenus, un seul s’est av\u00e9r\u00e9 suffisamment stable et efficace. La cha\u00eene principale du nouveau compos\u00e9 est form\u00e9e de complexes de nickel avec des liants salen. Un radical libre stable, capable d’oxydation et de r\u00e9duction rapides (charge et d\u00e9charge), a \u00e9t\u00e9 li\u00e9 \u00e0 la cha\u00eene principale via des liaisons covalentes.<\/p>\n
Pour Oleg Levin \u00ab D\u00e9j\u00e0 \u00e9t\u00e9 d\u00e9montr\u00e9 par une s\u00e9rie d’exp\u00e9riences, cette batterie se recharge en quelques secondes – environ dix fois plus vite qu’une batterie lithium-ion traditionnelle. A ce stade, la capacit\u00e9 est encore 30 \u00e0 40% inf\u00e9rieure \u00e0 celle des batteries lithium-ion. Nous travaillons actuellement \u00e0 l’am\u00e9lioration de la capacit\u00e9 tout en maintenant le taux de charge-d\u00e9charge. La nouvelle batterie fonctionne \u00e0 basse temp\u00e9rature et sera une excellente option l\u00e0 o\u00f9 une charge rapide est cruciale. Son utilisation est s\u00fbre – il n’y a rien qui puisse pr\u00e9senter un risque de combustion, contrairement aux batteries \u00e0 base de cobalt d’aujourd’hui. Il y a \u00e9galement beaucoup moins de m\u00e9taux qui nuisent \u00e0 l’environnement. Le nickel est pr\u00e9sent dans notre polym\u00e8re en moindre quantit\u00e9, que dans les batteries lithium-ion \u00bb<\/p>\n