Compréhension et modélisation des phénomènes internes se produisant lors du déclenchement de l’emballement thermique par surcharge

Le stockage de l’énergie électrique est devenu un enjeu mondial et un défi majeur. En particulier, dans le cadre des besoins de stockage d’énergie, de nombreuses études s’intéressent aux batteries Li-ion. Garantir la sécurité des batteries Li-ion est clé pour leur déploiement dans des systèmes embarqués. Cette thèse a pour objectif de comprendre et de modéliser le phénomène d’emballement thermique des batteries lithium-ion initié par surcharge, en prenant en compte l’influence de la technologie et du vieillissement. Elle fait suite aux travaux IFPEN précédents qui ont permis de mettre en place une méthodologie pour modéliser l’emballement thermique des batteries Li-ion neuves et vieillies à l’échelle de la cellule. Cette thèse va permettre d’enrichir les modèles IFPEN en intégrant les mécanismes réactionnels lié à la surcharge, en s’appuyant sur une méthodologie expérimentale adaptée assurant le déclenchement de l’emballement thermique de manière contrôlable et localisée. Mettre en œuvre une telle méthodologie originale couplé avec une instrumentation avec capteurs in situ assurera des mesures sensibles des paramètres interne de la cellule devrait permettre d’aller plus loin dans la compréhension du phénomène d’emballement thermique à l’échelle de la cellule pour identifier quelles sont les facteurs influençant les mécanismes et cinétiques liés à une initiation par surcharge. Il en résultera un modèle multiphysique capable de rendre compte du déclenchement de l’emballement sous conditions thermiques et électriques et en fonction de l’état de vieillissement. Le projet de cette thèse propose une étude originale combinant expérimentation-modélisation, où l’étude expérimentale servira à la compréhension phénoménologique, à l’extension du modèle, enfin à sa calibration puis à sa validation grâce à des essais ciblés conduits dans des conditions abusives sur des cellules « home made ». Cette thèse sera financée et encadrée par IFPEN et dirigée par le LRCS laboratoire phare dans le domaine du stockage de l’énergie. Il apportera son expertise sur le prototypage des échantillons modèles de batteries réalisées sur la ligne pilot. Une expertise sera également assurée par le Collège de France acteur de renommé dans l’enseignement et la recherche dans le domaine des batteries. Reconnu notamment pour ses travaux pionniers dans l’exploitation des fibres optiques et des capteurs in situ pour la caractérisation des batteries.

Mots clés : Batterie Li-ion, modélisation multiphysique, emballement thermique, surcharge.

• Directeur de thèse    Dr. Mathieu Morcrette, LRCS, ORCID : 0000-0003-2215-4847  
• Ecole doctorale    Université de Picardie Jules Verne 
• Encadrant IFPEN    Dr. Sara Abada, ORCID : 0000-0002-7333-2335
• Localisation du doctorant    Mixte : IFPEN-Solaize and LRCS-Amiens  
• Durée et date de début    3 years, starting in the fourth quarter 2025 (Novembre 3)
• Employeur    IFPEN
• Qualifications    University master’s degree in physics, Chemistry, Materials
• Connaissances linguistiques    English level B2 (CEFR)

Pour postuler, merci d’envoyer votre lettre de motivation et votre CV à l’encadrant IFPEN indiqué ci-dessous.