H/F Doctorant/Doctorante en « Etude du vieillissement des cellules Li-ion sous sollicitation de charge rapide pulsée en condition automobile »

Description du Poste

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

Votre Environnement de Travail

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 charge rapide (de l’ordre de 10 à 20 minutes) constitue pour chaque constructeur un défi et un argument de vente indéniable. Cependant, une charge rapide peut entraîner des dommages irréversibles tels que des dégradations électro-mécaniques et chimiques ou un dépôt de lithium, qui réduisent l’autonomie, la durée de vie et la sécurité de la batterie [1-4]. Dans le cadre du projet IBIS porté par Stellantis, SAFT, E2CAD et Sherpa Engineering avec l’appui des laboratoires GeePs, Lepmi et SATIE, nous avons développé un protocole de charge rapide basé sur un contrôle en pulses de tension très efficace. Cette thèse s’inscrit donc dans le contexte de l’étude des charges rapides afin d’avoir une meilleure compréhension des phénomènes internes à la batterie et de proposer une modélisation fine de ces phénomènes.
Le laboratoire LEPMI offre un environnement scientifique riche combinant enseignement et recherche. D’un point de vue expérimental, les activités du LEPMI reposent sur l’utilisation de nombreux outils de caractérisation dont un plateau technique dédié à la caractérisation et au cyclage des batteries. Le laboratoire entretient également des relations suivies et privilégiées avec les grands instruments du site grenoblois : ESRF et ILL pour la caractérisation structurale des matériaux et des surfaces, essentiellement pour les générateurs électrochimiques (batteries, piles à combustible). Enfin, des outils de simulation tels que MATLAB, COMSOL, sont largement utilisés. L’ancrage de la thèse conduite dans le cadre d’une collaboration avec le laboratoire SATIE, adresse les questions autour des batteries du matériau au modèle.
LEPMI Laboratory, Saint Martin d’Hères, France
http://lepmi.grenoble-inp.fr/

Rémunération et avantages

Rémunération

La rémunération est d'un minimum de 2300,00 € mensuel

Congés et RTT annuels

44 jours

Pratique et Indemnisation du TT

Pratique et indemnisation du TT

Transport

Prise en charge à 75% du coût et forfait mobilité durable jusqu’à 300€

À propos de l’offre

À propos du CNRS

Le CNRS est un acteur majeur de la recherche fondamentale à une échelle mondiale. Le CNRS est le seul organisme français actif dans tous les domaines scientifiques. Sa position unique de multi-spécialiste lui permet d’associer les différentes disciplines pour affronter les défis les plus importants du monde contemporain, en lien avec les acteurs du changement.

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