Compréhension et modélisation du court-circuit interne dans des batteries Li-ion

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 liés au développement des véhicules électrifiés et des énergies renouvelables intermittentes, 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 un court-circuit interne, 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 liés au court-circuit interne, en s’appuyant sur une méthodologie expérimentale adaptée assurant le déclenchement du court-circuit d’une manière contrôlable et répétable. Ce projet de thèse propose une étude originale combinant expérimentation & modélisation : 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 « modèles » pour commencer puis sur des cellules commerciales. Cette thèse sera dirigée par le LRCS, laboratoire phare dans le domaine du stockage électrochimique de l’énergie.

Mots clefs: Batteries lithium-ion, emballement thermique, court-circuit interne, modélisation multiphysique multiéchelle.

• Directeur de thèse    Dr. MORCRETTE Mathieu, Laboratoire de réactivité et Chimie des Solides (UMR7314), 0000-0003-2215-4847, mathieu.morcrette@u-picardie.fr 
• Ecole doctorale    Ecole Doctorale Sciences Technologie & Santé (ED STS 585), Amiens, France
• Encadrant IFPEN    Dr. ABADA Sara, Ingénieur en modélisation des batteries, Département électrochimie et matériaux, sara.abada@ifpen.fr  
• Localisation du doctorant    IFP Energies nouvelles, Lyon, France ET LRCS, Amiens, France
• Durée et date de début    3 ans, début au plus tôt le 1er Novembre 2020 
• Employeur    IFP Energies nouvelles, Lyon, France
• Qualifications    Master 2 ou diplôme d’ingénieur en Sciences chimiques ou physiques/ Génie des matériaux/ Electrochimie  
• Connaissances linguistiques    Bonne maîtrise du français et/ou anglais
• Autres qualifications    Compétences en modélisation (COMSOL), codage informatique connaissance de base en batterie