Caractérisation de Cellules Li-ion Et de Leurs

il y a 2 semaines


Bordeaux, France Laboratoires IMS et ICMCB, Bordeaux Temps plein

**Caractérisation de cellules Li-ion et de leurs matériaux pour la modélisation de leur dégradation au cours du vieillissement**:

- Réf **ABG-124558**
- Sujet de Thèse- 11/06/2024- Autre financement public- Laboratoires IMS et ICMCB, Bordeaux- Lieu de travail- Bordeaux (Talence) - Nouvelle Aquitaine - France- Intitulé du sujet- Caractérisation de cellules Li-ion et de leurs matériaux pour la modélisation de leur dégradation au cours du vieillissement- Champs scientifiques- Energie
- Matériaux
- Mots clés- caractérisation électrochimique ; caractérisation des matériaux ; techniques expérimentales ; tests ; modélisation ; performances ; mécanismes de dégradation ; indicateurs de vieillissement ; état de santé**Description du sujet**:
**_Contexte_**

Dans le cadre du plan France 2030 et de l’intérêt "compétences et métiers d’avenir", la Région Nouvelle Aquitaine pilote le projet BATTENA qui propose de développer des formations sur toute la chaîne de valeur de la filière batterie. Il regroupe les industriels ACC, Arkema, EasyLi, Exoes, Forsee Power, Orano, Paprec, Saft, Serma Technologies, Syensqo, Voltéo, les établissements de formation ainsi que les écoles d’ingénieurs et universités avec leurs laboratoires de recherche. Les formations "batterie" développées à Bordeaux INP par l’ENSMAC et l’ENSEIRB-MATMECA seront enrichies par les résultats et méthodologies issues de la thèse proposée ici et opérée en collaboration avec les deux laboratoires ICMCB et IMS.

**_Description du sujet de thèse_**

La décarbonation de l’énergie passe notamment par son stockage sous forme électrochimique pour lequel la maîtrise de la fiabilité et la sécurité sont essentielles. L’objectif de la thèse est de proposer une méthodologie combinant approche théorique et expérimentale pour modéliser la dégradation de cellules Li-ion de dernière génération au cours de leur vieillissement. Elle s’appuie sur une approche originale qui, à l’inverse de d’habitude, ira du système, _i.e._ une cellule commerciale, vers le matériau, _i.e._ ses éléments constitutifs, de l’état neuf à la fin de vie.

Côté système (labo IMS), les grandeurs externes à la cellule (tension, courant, température) seront exploitées par les méthodes de caractérisation électrique de type temporelle lente (CC, CV), impulsionnelle (HPPC, GITT), fréquentielle (EIS) pour réaliser un modèle de performances comprenant des indicateurs de vieillissement (capacité, résistance, tension à vide OCV).

Côté matériau (labo ICMCB), les grandeurs internes à la cellule seront déterminées, après ouverture, par caractérisation des matériaux d’électrode en nature (diffraction X) et en composition (microscopie, EDS, absorption atomique).

A mi-chemin, grâce à la constitution de demi-pile à différents états de dégradation (obtention des potentiels d’électrodes à vide OCP), la caractérisation électrochimique de type différentielle (DVA, ICA) et fréquentielle (EIS) permettra de faire le lien entre une modélisation cellule et à électrodes différenciées en fonction de l’état de santé.

Le caractère novateur de cette thèse en collaboration est notamment la coconstruction d’une méthodologie de production et d’exploitation de données expérimentales pour la modélisation de cellules avec prise en compte de leur dégradation. Après avoir sélectionné une cellule d’intérêt de chimie NMC, LFP ou LMFP dans un format facilement disponible et utilisable (18650, 26700), cette méthodologie se décomposera en plusieurs phases:

- Analyse des données constructeur et détermination des intervalles de confiance,
- Maîtrise des techniques de caractérisation classiques et avancées,
- Mise en œuvre expérimentale à différents régimes (Crate), températures, d’états de charge (SOC),
- Proposition d’un modèle de comportement ou électrochimique simplifié, à l’état neuf,
- Proposition d’un plan d’expériences pour des tests de vieillissement accéléré,
- Exploitation électrique des résultats pour différents états de santé et modèle de vieillissement,
- Exploitation électrochimique des autopsies pour différents état de santé et mécanismes de dégradation,
- Construction d’un deuxième modèle de vieillissement basé sur la reconstruction de l’OCV(SOC),
- Confrontation des conclusions issues des deux méthodes intrusives et nonintrusives.

Ce travail permettra une validation inédite des hypothèses, notamment sur les mécanismes de dégradation, par la confrontation des résultats issus des approches complémentaires système et matériau.

Prise de fonction:
02/10/2024

**Prise de fonction**:

- 07/11/2022**Nature du financement**:

- Autre financement public**Précisions sur le financement**:

- France 2030 Projet BATTENA**Présentation établissement et labo d'accueil**:

- Laboratoires IMS et ICMCB, BordeauxL’Institut de Ch



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