Effet des hétérogénéités de contraintes mécaniques appliquées sur une batterie Li-ion sur le vieillissement et la sécurité

La batterie Li-ion est la technologie partagée par tous les constructeurs automobiles pour assurer le stockage d’énergie nécessaire au déploiement des véhicules électrifiés. Une batterie, au cours de son cycle d’utilisation, peut rencontrer un large spectre de conditions de fonctionnement. Certaines conditions de fonctionnement peuvent accélérer la dégradation de la batterie amenant une perte accélérée de ses performances et pouvant aussi conduire à des problèmes de sécurité. Une de ces conditions de fonctionnement est liée à la préparation même du pack batterie qui contraint mécaniquement la batterie.
Lors du fonctionnement d’une batterie, des évolutions d’épaisseur sont observées par les phases successives de lithiation/delithiation des matériaux de batteries lors du cyclage. On parle de swelling ou respiration de la batterie. Ce phénomène est en réalité un couplage de phénomènes mécaniques, électrochimiques et thermiques. Ces évolutions d’épaisseur peuvent conduire à des hétérogénéités d’épaisseur irréversibles sur la surface de l’électrode négative conduisant par la suite à des hétérogénéités de contraintes lors du cyclage.
Les travaux de thèse proposés ont pour objectif d’adresser par une approche expérimentale et de modélisation l’effet des hétérogénéités de contraintes mécaniques appliquées sur une batterie Li-ion lors de son fonctionnement et de ses conséquences sur le vieillissement et la sécurité de cette dernière. 

Ce sujet de thèse s’inscrit dans la continuité des travaux engagés au sein d’IFPEN et de Stellantis sur cette thématique et pourra profiter de compétences multiphysiques, de l’expérience acquise et des outils développés dans les deux structures. En effet, le(a) doctorant(e) pourra s’appuyer sur des thèses récentes portant sur les problématiques de vieillissement, de sécurité ainsi que des travaux récents couplant électrochimie et thermomécanique.