Batteries rechargeables à électrodes organiques pour une capacité élevée de stockage d’énergie

Matériaux, Sciences et génie, Technologies propres et environnement, Transport vert, Énergie

BESOIN À COMBLER

Afin de répondre aux besoins croissants en matière d’alimentation des appareils électroniques et des véhicules, il est extrêmement souhaitable de mettre au point de nouvelles technologies de batteries durables qui offrent une plus grande capacité de stockage électrique. Actuellement, les batteries lithium-ion rechargeables dominent le marché de l’électronique portable grâce à leur grande densité d’énergie, à leur longue durée de vie et à d’autres excellentes caractéristiques liées à la performance. Étant donné que la disponibilité naturelle du lithium est limitée, des batteries à base d’autres métaux (comme le sodium, le potassium, etc.), dont l’abondance naturelle est plus élevée et les coûts plus faibles, sont également en cours de développement. Cependant, les batteries rechargeables actuelles sont fabriquées principalement avec des électrodes à base de matériaux inorganiques, dont l’abondance sur la planète est limitée, laissant peu de place à d’autres améliorations.

À cet égard, les matériaux d’électrodes organiques connus à l’heure actuelle sont dotés d’une faible capacité réversible (< 400 mAh⋅g-1) et d’une capacité efficace restreinte (< 300 mAh⋅g-1); leurs applications aux dispositifs de stockage d’énergie à grande échelle s’en trouvent ainsi limitées. Par ailleurs, trouver des matériaux organiques qui répondent de manière satisfaisante aux exigences demeure un défi.

PRÉSENTATION DE LA TECHNOLOGIE

L’invention consiste en une nouvelle fonctionnalité rédox qui confère aux matériaux organiques une capacité inédite de stockage électrochimique de l’énergie. Il s’agit d’un nouveau groupe prometteur de matériaux d’électrodes organiques à faible coût alliant une haute tension de fonctionnement (2,1–2,7 V) et une capacité spécifique élevée (400–700 mAh⋅g-1) destiné à la fabrication de batteries à ions métalliques (Li, Na, K, Mg, Zn et Ca, entre autres). Ces matériaux sont abondants, peu coûteux, et leur structure réglable permet d’optimiser leurs propriétés.

À notre connaissance, il s’agit des matériaux d’électrodes organiques dont la tension de fonctionnement et la capacité spécifique sont les plus élevées jamais rapportées à ce jour pour une application dans des batteries à ions de métaux alcalins.

 

AVANTAGES CONCURRENTIELS

  • Matériaux organiques permettant une tension de fonctionnement élevée et une grande capacité de stockage d’énergie
  • Matériaux d’électrodes organiques à faible coût
  • Grande capacité électrochimique de stockage de l’énergie

 

OCCASIONS D’AFFAIRES

  • Possibilité d’exploiter la technologie sous licence
  • Recherche d’un partenaire industriel pour participer au développement

 

APPLICATIONS COMMERCIALES

  • Batteries rechargeables pour véhicules et aéronefs électriques, dispositifs vestimentaires, appareils portables, équipements industriels et médicaux, stockage d’énergie hors réseau
  • Supercondensateurs

 

PROTECTION DE LA PROPRIÉTÉ INTELLECTUELLE

  • Brevet international (PCT) en instance (WO21108901 A1)

PERSONNES RESSOURCES

Zhibin Ye

CHERCHEUR PRINCIPAL
Professeur au Département de génie chimique et des matériaux
Université Concordia

Andréa Arias

PERSONNE À CONTACTER
Directrice de projets,  Développement des affaires
Axelys
andrea.arias@axelys.ca