REACTIFS
Élucidation des mécanismes RÉActionnels aux interfaces électrodes/électrolytes : une étape Clé pour des baTteries lithium-Ion perFormantes
Projet région CRNA
2025 – 2029
Coût total projet: 368k€
Le Projet
Le projet de recherche REACTIF a pour objectif le développement de méthodes originales intégrant calculs scientifiques, chimie analytique et physico-chimie de surface pour la caractérisation moléculaire de matrices complexes dans les systèmes pour le stockage électrochimique de l’énergie.
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La transition énergétique, impulsée par la nécessité de lutter contre le changement climatique et l’impact environnemental associé à l’utilisation des énergies non renouvelables, a placé le stockage d'énergie au cœur des enjeux énergétiques actuels. Les énergies renouvelables présentent une intermittence qui nécessite des solutions de stockage efficaces et les batteries lithium-ion (LIB) sont aujourd'hui parmi les technologies de stockage électrochimique les plus avancées. Pour améliorer les performances de ces systèmes, il est essentiel de mieux comprendre les phénomènes physiques et chimiques qui se produisent au niveau des interfaces entre les différents composants et notamment entre les électrodes et l’électrolyte. La composition chimique de ces interfaces est déterminée par les processus chimiques qui se déroulent tout au long de la vie d’une batterie. Elles conduisent à la formation d’une couche en surface des matériaux d’électrodes (Solid Electrolyte Interphase) qui doit assurer la protection des matériaux d’électrode tout en maintenant une diffusion efficace des ions lithium pour garantir des performances à long terme.
Le projet REACTIF vise à développer une approche innovante et transdisciplinaire pour l’étude des systèmes de stockage électrochimique de l’énergie. Ce projet crée une synergie inédite entre la chimie analytique, la chimie-physique théorique et la physico-chimie des surfaces et interfaces qui permettra de tirer profit des atouts de chacune des techniques expérimentales et numériques à notre disposition.
Le projet s’appuie sur les méthodes numériques de chimie théorique pour la construction et l’exploration de réseaux de réactions chimiques. Ces réseaux donnent une représentation globale de l’ensemble des processus chimiques pouvant avoir lieu aux interfaces électrodes/électrolyte. Ils forment une base commune à tous les acteurs du projet faisant le lien entre la description moléculaire et microscopique de la réactivité chimique et les conséquences macroscopiques à l’échelle du fonctionnement des batteries. L’exploration des réseaux de réactions chimiques, nourrit par les données théoriques et expérimentales, constituera une nouvelle approche pour le développement des futures batteries Li-ion. Cette partie du projet bénéficiera d’une collaboration en cours avec Maurcio Araya (TotalEnergies, Rice University, Houston).
La construction et la validation des réseaux de réactions chimiques nécessite une caractérisation moléculaire fine et précise des échantillons. Dans ce cadre, le projet vise le développement d’un couplage entre plusieurs méthodologies expérimentales de spectrométrie de masse haute résolution et de spectroscopies de surface. Cette partie inclut un développement analytique et instrumental qui aboutira à une nouvelle méthodologie de caractérisation haute résolution de surface des matériaux et ce, en intégrant à la fois les informations moléculaires et élémentaires provenant des parties organiques (électrolytes, additifs, solvants) et inorganiques (matériaux actifs des électrodes) dans les batteries. Cette nouvelle méthode contribuera à accroître nos connaissances sur les phénomènes aux interfaces dans les systèmes de stockage de l’énergie.
L’UPPA et l’IPREM se distinguent par la concentration exceptionnelle de compétences et d'équipements, faisant de nous l'un des rares établissements, au niveau national et européen, à pouvoir mener à bien un tel projet. Cette synergie unique et la collaboration de longue date avec le partenaire SAFT nous permet de relever les défis actuels de la transition énergétique en proposant des solutions innovantes pour assurer le développement de nouvelles technologies. L’objectif est de mettre à disposition des acteurs locaux les nouvelles compétences obtenues à l’issue du projet en tirant profit des spécificités et complémentarités de chacune des techniques expérimentales et théoriques.
Les retombées du projet seront profitables au tissu local à plusieurs niveaux. Sur le plan économique d’abord, l’IPREM sera en mesure de proposer aux entreprises locales une nouvelle méthodologie avancée pour la caractérisation moléculaire et élémentaire des matériaux, des catalyseurs, des matières plastiques ou encore la caractérisation des métaux, des sujets qui dépassent largement le cadre des matériaux pour le stockage de l’énergie.
Partenaires
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L'équipe paloise
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Actualité
Vendredi 12 décembre 2025 - Réunion de lancement du projet REACTIFS