H/F Doctorant/Doctorante en « Etude du vieillissement des cellules Li-ion sous sollicitation de charge

Sujet de thèse :
Titre: Etude du vieillissement des cellules Li-ion sous sollicitation de charge rapide pulsée en condition automobile
Dans le cadre de la mobilité électrique, la charge rapide est devenue aujourd’hui une nécessité. Cependant, quel que soit le protocole choisi, les charges rapides entrainent des dégradations et limite la durée de vie des batteries. En effet, lors d'une charge rapide, les déformations mécaniques liées aux phénomènes thermiques (expansion physique) ou aux phénomènes électrochimiques d'insertion/désinsertion (expansion chimique) impactent fortement la durée de vie de la batterie. De plus un dépôt de lithium peut se former pouvant impacter le comportement en sécurité de la batterie. L’originalité de la thèse porte sur un nouveau protocole innovant basé sur des pulses de tension. La thèse aura donc pour objectifs : (i) D’étudier les mécanismes de dégradation liés à des protocoles de charge rapide pulsée, (ii) De développer une modélisation physique afin de mieux comprendre l’apparition des mécanismes/phénomènes de dégradation.
Les essais permettront d’une part de déterminer les mécanismes de vieillissement mais d’autre part d’alimenter et de valider le modèle développé. Une fois le modèle validé, les simulations permettront d’affiner le protocole en vue de réduire les conditions conduisant aux dégradations.
Plan de travail:
- État de l'art : Charge rapide et vieillissement
État de l'art des protocoles de charge rapide (brevets et articles).
État de l'art des mécanismes de vieillissement des batteries lithium sous charge rapide.
Etat de l’art des modèles électrochimiques des batteries
- Définition des protocoles d’essai et étude du vieillissement
Choix des cellules
Définition des protocoles de vieillissement et de check-up
Campagne de tests et analyse des vieillissements
_ Modélisation
Développement d’un modèle électrochimique prenant en compte les mécanismes de vieillissement identifiés en charge rapide
Validation du modèle basée sur la campagne d’essais de vieillissement
Évaluations des performances du protocole de charge
Contexte :
Dans le cadre de la transition énergétique et du développement de la mobilité électrique, les batteries font parties aujourd’hui du panel de solutions. A titre d’exemple, la décision de l’UE de convertir le parc de véhicules thermiques actuel vers un parc de véhicules électriques pour 2035, donne une idée du développement attendu des batteries et notamment des batteries Lithium-ion. Les batteries sont également envisagées dans le cadre d’application stationnaire comme stockage des énergies renouvelables par nature intermittentes. De nombreux verrous scientifiques sont encore à être résolus en vue d’améliorer leur fiabilité et leur durée de vie et donc de diminuer leur impact environnemental. Par ailleurs, en vue du développement du véhicule électrique, la charge rapide reste un sujet plus que d’actualité. La promesse d’une ch
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