Un nouveau polymère organique ouvre la voie à des batteries recyclables à base d’eau

Les batteries aqueuses existent depuis des siècles. Elles sont sûres et relativement peu coûteuses, mais leur adoption dans les nouveaux systèmes de stockage d’énergie, tels que le stockage sur réseau et les véhicules électriques, a été limitée. L’une des principales raisons est la compatibilité des matériaux : de nombreux matériaux d’électrodes ne fonctionnent pas bien dans les électrolytes aqueux. Pour les polymères redox organiques en particulier, l’hydrophobicité a constitué un obstacle. Comme d’autres matériaux polymères, ils présentent également des défis en matière de décomposition et de recyclage.

Aujourd’hui, une équipe de recherche de l’université de Tohoku, en collaboration avec Nitto Boseki Co., a mis au point un nouveau polymère redox organique qui répond à ces défis de longue date.

Pour surmonter ces obstacles, l’équipe a introduit du p-dihydroxybenzène, une molécule organique à haute capacité de stockage de charge, dans une polyamine, qui est soluble dans l’eau en raison de sa charge positive. Ceci a été réalisé grâce à une simple réaction de condensation. Le polymère obtenu conserve une forte hydrophilie, peut être utilisé comme matériau actif pour électrodes à température ambiante (25 °C) et peut être décomposé en ses composants bruts dans des conditions douces à des températures inférieures à 100 °C.

« Cette étude fournit une stratégie de conception permettant de rendre les molécules redox hydrophobes compatibles avec les systèmes aqueux », a déclaré Kouki Oka, professeur associé à l’Institut de recherche multidisciplinaire sur les matériaux avancés de l’université de Tohoku. « En combinant une capacité de stockage de charge élevée et la recyclabilité, nous pouvons ouvrir de nouvelles perspectives pour la recherche sur les batteries durables. »

Les résultats mettent en évidence deux avantages clés. Premièrement, l’utilisation d’électrolytes à base d’eau évite le risque d’incendie associé aux solvants inflammables conventionnels. Deuxièmement, comme les nouveaux polymères sont fabriqués à partir d’éléments abondants et peuvent être facilement décomposés, ils peuvent contribuer à réduire la consommation de ressources et la pollution plastique.

« Notre prochaine étape consiste à évaluer la durabilité et d’autres facteurs de performance afin de comprendre tout le potentiel de ce matériau pour des applications concrètes », a ajouté M. Oka.

Cette recherche a été publiée en ligne dans le Polymer Journal le 26 août 2025 et a été sélectionnée pour le numéro spécial Rising Stars in Polymer Science 2025.

Article : « Hydroquinone-Substituted Polyallylamine: Redox Capability for Aqueous Polymer-Air Secondary Batteries and Recyclability » – Kouki Oka, Showa Kitajima, Kohei Okubo, Kiyotaka Maruoka, Yuta Takahashi, Yoko Teruuchi, Minoru Takeuchi, Kazuhiko Igarashi, Hitoshi Kasai – Journal: Polymer Journal – DOI: 10.1038/s41428-025-01085-x

Source : Tohoku U.