invisible-NMR

Les technologies de batteries aqueuses durables (Li⁺, Na⁺, Zn²⁺, Mg²⁺, Ca²⁺) offrent des avantages considérables, avec des émissions de CO₂ réduites de 50 à 70 % et une sécurité intrinsèque supérieure à celle des systèmes conventionnels. Alors que presque toutes les études de caractérisation par RMN se concentrent sur les noyaux favorables à rapport gyromagnétique élevé (⁷Li, ²³Na), les noyaux quadrupolaires à faible rapport gyromagnétique, essentiels à la compréhension des systèmes électrochimiques — ¹⁷O (coordination de l’eau et des anions), ⁶⁷Zn (solvatation du zinc), ²⁵Mg et ⁴³Ca (cations multivalents), ³⁵Cl et ³³S (interactions avec les anions) — restent inexplorés et sont invisibles pour la plupart des équipements RMN conventionnels. Cet angle mort empêche l’observation directe des structures de solvatation à l’échelle moléculaire et des mécanismes de transport ionique, pourtant essentiels à la conception rationnelle des électrolytes.

Le projet MaTerRE invisible-NMR vise à acquérir une sonde RMN sur mesure, spécifiquement conçue pour détecter ces noyaux invisibles dans l’ensemble des chimies de batteries aqueuses durables. Nous validerons d’abord la méthodologie sur les batteries aqueuses zinc-ion (AZIB), le système le plus difficile à étudier en raison de la faible réceptivité RMN du ⁶⁷Zn. Cette première étape permettra d’établir une preuve de concept en vue d’une extension systématique aux systèmes à base de sodium, de lithium et de cations multivalents.

Ce projet permettra de révéler comment les ions zinc interagissent avec l’eau et les autres molécules à l’échelle atomique, fournissant ainsi des modèles moléculaires pour concevoir des électrolytes plus performants. En rendant visible l’invisible, nous établirons les fondements scientifiques nécessaires au développement de la prochaine génération de technologies durables de stockage de l’énergie.