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Equipe
- Membres permanents : Jean-Jacques Ganem, Isabelle Trimaille, Ian Vickridge, Emrick Briand, Sébastien Steydli
- Membre non permanent : Bingbing Xia (IR)
Matériaux pour le stockage de l’énergie
La transition vers une société décarbonée et connectée exige des innovations radicales dans les technologies de stockage et de conversion de l’énergie électrique.
Les batteries à protons, utilisant des ions H⁺ comme vecteurs énergétiques, représentent une alternative écologique aux systèmes actuels lithium-ion pour le stockage d’énergie, évitant les métaux critiques (Li, Co) et réduisant les risques de toxicité grâce à des composants aqueux et abondants (carbone, polymères). Leur intégration dans des capteurs autonomes pour l’IoT (Internet des Objets) ou la surveillance environnementale nécessite toutefois des électrodes stables, des interfaces contrôlées et une production éco-responsable.
L’équipe possède des compétences reconnues dans l’analyse par faisceaux d’ions et dans les expériences de traçage isotopique (via la plateforme Safir gérée par l’équipe) et la fabrication par ALD (Atomic Layer Deposition) d’électrodes nanostructurées pour les batteries à protons. Mais la faible conductivité protonique des électrodes à température ambiante, la dégradation des interfaces en milieu aqueux, et le manque de procédés d’élaboration compatibles avec des substrats flexibles ou biodégradables constituent quelques-uns des verrous technologiques identifiés aujourd’hui. Les recherches menées s’orientent donc vers :
• La synthèse de couches par ALD pour électrodes à protons : Développement de matériaux stables à base de nanolaminates ALD, optimisés pour la conductivité protonique et la stabilité en milieu aqueux.
• L’ingénierie des interfaces électrode/électrolyte : Utilisation de l’ALD pour déposer des couches de passivation nanométriques limitant la corrosion et favorisant les mécanismes de transfert de protons (ex. couches d’oxyde de zinc ou de titane).
• L’éco-conception des procédés ALD : Exploration de précurseurs biosourcés ou à faible toxicité (ex. complexes métalliques hydrosolubles) et optimisation des cycles de dépôt pour réduire l’empreinte carbone.
Bâti d’ALD maison
Bâti commercial ANRIC AT-410
Ces recherches bénéficient de l’utilisation de précurseurs isotopiquement marqués qui est un atout de taille pour étudier les mécanismes d’élaboration des couches, par des mesures par faisceaux d’ions, ouvrant la voie à leur optimisation.
Ligne de faisceaux. © INSP – Cécile Duflot
Publications
- B. Xia, PhD thesis, July 2022
- B. Xia, J.J. Ganem, E. Briand, S. Steydli, A.W. Baron Wiechec, I. Vickridge, Vacuum 213, 112408 (2023)
